Una nueva prótesis basada en nanopartículas.

Imagen de microscopía confocal fluorescencia que muestra nanopartículas (en rojo) depositadas en las membranas neuronales (en azul marino) sin ingresar a las células
Imagen de microscopía confocal fluorescencia que muestra nanopartículas (en rojo) depositadas en las membranas neuronales (en azul marino) sin ingresar a las células

Una nueva prótesis de retina artificial que se puede inyectar en el ojo, basada en nanopartículas, ha permitido devolver la visión durante 8 meses a ratas ciegas sin necesidad de ser operadas. Este hallazgo científico se publica hoy en la prestigiosa revista « NatureNanotechnology».

Un equipo internacional de científicos, en el que participa la Universidad de Granada (UGR), ha desarrollado una nueva prótesis de retina artificial que se puede inyectar en el ojo, basada en nanopartículas. Este importante avance, que se publica hoy en Nature Nanotechnology, ha permitido devolver la visión durante ocho meses a ratas ciegas sin necesidad de ser operadas. La investigación ha sido desarrollada por miembros del Centre for Synaptic Neuroscience and Technology del Centre for Nano Science and Technology (Instituto Italiano de Tecnología, Génova), en colaboración con varios colegas de las universidades de Pisa, Génova, Milán y Granada, y hospitales de Génova, Negrar y Mantova. En ella ha participado Mattia Bramini, del Instituto Italiano de Tecnología y actualmente investigador Marie Curie-Athenea3i en la UGR.

Las distrofias retinianas hereditarias y la degeneración macular relacionada con la edad, que se encuentran entre las causas más frecuentes de ceguera, siguen teniendo en la actualidad tratamientos limitados. Las prótesis retinianas modernas se han desarrollado para estimular la red retiniana interna, pero la falta de sensibilidad y resolución, y la necesidad de emplear cableado o cámaras externas, han limitado mucho su aplicación.

 

En este trabajo, los investigadores demuestran cómo nanopartículas de polímero conjugado (P3HT-NP) pueden mediar la estimulación evocada por la luz de las neuronas retinianas y rescatan las funciones visuales de las ratas ciegas. Para ello, las nanopartículas se han probado e inyectado por debajo de la retina en un modelo de retinitis pigmentosa en ratas.

“En el modelo estudiado, las nanopartículas promueven la activación dependiente de la luz de las neuronas retinianas internas preservadas, recuperando respuestas visuales en ausencia de inflamación de la retina», explica Mattia Bramini. «Al conferir sensibilidad a la luz después de una sola inyección, y con el potencial de alta resolución espacial, las nanopartículas proporcionan una nueva vía en prótesis retinianas con aplicaciones potenciales no solo en la retinitis pigmentosa, sino también en la degeneración macular relacionada con la edad”.

Una primera ventaja de esta nueva solución, que explota el enorme potencial de los materiales multifuncionales en la nanoescala, es una mayor resolución espacial comparada con las prótesis bidimensionales existentes. “Además, las nanopartículas tienen un tamaño de ≈300 nm de diámetro (300 veces más pequeño que el diámetro de un cabello), que les permite permanecer extracelulares a las neuronas manteniendo una alta biocompatibilidad”, señala Bramini.

Cuando son microinyectadas en el ojo de las ratas ciegas, las nanopartículas se distribuyen de manera amplia y persistente en todo el espacio subretiniano, sin que se produzcan reacciones inflamatorias significativas. Después de una sola inyección, las nanopartículas rescatan el comportamiento fisiológico de la retina a la luz, así como la actividad de la corteza visual y agudeza visual, a niveles indistinguibles de los de ratas sanas, un efecto que permanece hasta ocho meses.

Mejor que los implantes actuales

En este escenario, las nanopartículas de polímero P3HT representan el primer intento de rescatar la sensibilidad y la discriminación espacial en las retinas degeneradas en respuesta a la luz visible. “Aunque la agudeza visual limitada del modelo animal no permite demostrar de manera concluyente el potencial de resolución espacial de las nanopartículas, la agudeza obtenida en la rata distrófica es igual a lo mejor que se puede lograr con los implantes actuales», explica el investigador de la UGR. «La operación quirúrgica más simple con respecto a la implantación de una prótesis retiniana y la amplia cobertura retiniana, que potencialmente restaura el campo visual completo, abre una nueva vía en las aplicaciones clínicas de las nanopartículas de polímero P3HT en la ceguera degenerativa”.

Además, al funcionar como actuadores de luz no genéticos para la activación neuronal, las nanopartículas de polímeros semiconductores tienen un alto potencial para aplicaciones biomédicas en enfermedades degenerativas de la retina y, posiblemente, en otras enfermedades del sistema nervioso central.

El equipo que realizó el estudio está compuesto por José Fernando Maya-Vetencourt, Giovanni Manfredi, Maurizio Mete, Elisabetta Colombo, Mattia Bramini, Stefano Di Marco, Dmytro Shmal, Giulia Mantero, Michele Dipalo, Anna Rocchi, Mattia L. DiFrancesco, Ermanno D. Papaleo, Angela Russo, Jonathan Barsotti, Cyril Eleftheriou, Francesca Di Maria, Vanessa Cossu, Fabio Piazza, Laura Emionite, Flavia Ticconi, Cecilia Marini, Gianmario Sambuceti, Grazia Pertile, Guglielmo Lanzani y Fabio Benfenati.

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