Científicos de la Universidad de California en Riverside (UCR) y del CICESE trabajan para desarrollar un nuevo material que podría revolucionar las terapias que se aplican actualmente en el cerebro en casos de tumores, embolia y lesiones por trauma tanto en el cerebro como en la médula. Se trata de una cerámica transparente compatible con el tejido humano, que se podría implantar para sustituir segmentos del cráneo, permitiendo (por ser totalmente nítida) no sólo un acceso visual para el diagnóstico y monitoreo en estos casos, sino la posibilidad de ofrecer tratamientos terapéuticos basados en el uso de la luz, que son menos invasivos.
En conferencia de prensa, los doctores Guillermo Aguilar y Santiago Camacho López, investigadores de la UCR y del CICESE respectivamente, presentaron el proyecto “Ventana al cerebro”, en el que participa un grupo multidisciplinario de especialistas en óptica, en síntesis y procesamiento de materiales, en ingeniería biomédica y un neurocientífico. En total son nueve investigadores, seis de la UCR y tres del CICESE, el INAOE y la UNAM en la parte mexicana.
El proyecto a desarrollarse en los próximos cinco años tiene un financiamiento cercano a los 5 millones de dólares que son aportados por la National Science Foundation (NSF) de Estados Unidos (3.6 millones), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) de México (el equivalente a un millón más), y por las tres instituciones académicas mexicanas participantes.
La colaboración entre los grupos de investigación del Dr. Guillermo Aguilar en UCR y del Dr. Camacho en el CICESE, data de 2004. Por ello, si bien la NSF y el CONACYT aprobaron formalmente hace apenas unas semanas este proyecto, se tienen avances significativos
en el desarrollo de muestras que podrían llegar a ser implantes viables con láminas delgadas (obleas) de este material transparente en secciones del cráneo.
De ahí el nombre de “ventana al cerebro”, porque la transparencia de este material cerámico permite tener un acceso visual al tejido cerebral, convirtiéndolo en una excelente plataforma de usos biomédicos, tanto de diagnóstico como de tratamiento.
El Dr. Devin Binder, neurocientífico de la UCR participante en el proyecto, explicó que para tratar un tumor cerebral regularmente se practica una craneotomía al paciente. Esto es, se corta un segmento del cráneo, se da el tratamiento correspondiente, y luego se coloca de nuevo el segmento de hueso que se retiró inicialmente.
Pero si en lugar de colocar nuevamente el segmento de hueso original, se reemplaza con una hoja delgada y transparente de este nuevo material cerámico, los médicos van a poder observar directamente cómo responde el tumor al tratamiento; es decir, van a poder realizar un monitoreo óptico del procedimiento.
Además, ciertos tratamientos terapéuticos en casos de tumores en el cerebro, embolia cerebral, lesiones por trauma en el cerebro o en la médula, al ser fotoactivados, funcionan con base en la luz y tienen la ventaja de que no son invasivos.
Por ello, el Dr. Santiago Camacho, quien es además jefe del Departamento de Óptica del CICESE, aseguró que esta rama de la física está ganando terreno en aplicaciones médicas, pues la óptica permite desarrollar técnicas no invasivas que están revolucionando las terapias.
Tal es el caso de diagnósticos basados en el uso de láseres, así como técnicas terapéuticas como la optogenética y terapias fotodinámicas. Incluso esta plataforma de “Ventana al cerebro” podría aplicarse en el estudio de otras patologías del cerebro, como el Parkinson y Alzheimer.
¿De dónde surge este nuevo material?
Hacia 2010, el óxido de zirconio dopado con itrio ya se utilizaba en prótesis dentales y de articulaciones, pero era un material naturalmente opaco.
En el marco del congreso de la Sociedad Mexicana de Ciencia y Tecnología de Materiales celebrado en Cancún ese año, los doctores Camacho y Aguilar comenzaron a discutir sobre qué nuevas aplicaciones podría dársele, tomando en consideración que el Dr. Javier Garay, otr
o colega de la UCR, había sintetizado este material en su laboratorio y lo volvió transparente.
En casi todos los sentidos era similar a otros tipos de implantes (de titanio o cerámicos) que se usaban entonces. Así, este material tiene alta biocompatibilidad; alta dureza y resistencia; baja conductividad térmica; tiene menos producción bacterial que el titanio, y con la ventaja de que es transparente.
Si implantas una oblea nítida en una sección del cráneo, puedes diseñar en ella circuitos fotónicos, y es sabido que la luz puede emplearse tanto en diagnóstico como en tratamiento de tejido cerebral; por lo tanto, esta circuitería fotónica abre la posibilidad de proporcionar a un paciente estos novedosos tratamientos, explicó el Dr. Camacho.
Y esto es importante porque tan sólo en Estados Unidos, cada año se diagnostican 70 mil nuevos casos de tumores primarios y metástasis en cerebro.
A la fecha han hecho ensayos con animales pequeños, y confían en que en breve podrían llegar a tener un implante viable para humanos.
Sobre los participantes en este proyecto, por parte de la UCR figuran los doctores Guillermo Aguilar (coordinador técnico en la parte estadounidense), Javier Garay, Lorenzo Mangolini, Masaru Rao, Huinan Liu y David Binder. Por parte de las instituciones connacionales figuran los doctores Santiago Camacho (coordinador técnico en nuestro país) del CICESE, Juan Hernández Cordero, del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM, y Rubén Ramos García, del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE). Colaboran además numerosos estudiantes de posgrado y posdoctorantes de estas instituciones.
Fuente: Centros Públicos de Investigación CONACYT.
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