Los nanoimplantes inyectables del MIT que sustituyen a la cirugía para curar el cerebro

Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts ha dedicado los últimos seis años a perfeccionar los circulatronics, unos dispositivos bioelectrónicos que se implantan dentro del cuerpo con una inyección en el brazo para tratar un enorme abanico de enfermedades neurológicas y mentales. Esta revolucionaria propuesta elimina la necesidad de abrir el cráneo usando cirugía y promete tratamientos más efectivos y mejor recuperación de los pacientes.

El eje de este avance es la posibilidad de usar estimulación eléctrica dirigida a zonas del cerebro que sufren patologías como depresión, Alzheimer, esclerosis múltiple o tumores cerebrales. Normalmente, esto exigiría cirugía para insertar electrodos, una intervención costosa y arriesgada que queda lejos del alcance de los más de 3.000 millones de personas que viven con trastornos neurológicos en el mundo.

Con los circulatronics, todo ocurre de forma inalámbrica con dispositivos de tamaño subcelular que se transportan por la sangre y llegan solos a las áreas dañadas del cerebro. Allí se implantan de manera autónoma y emiten pequeñas descargas eléctricas que ayudan a solucionar el problema.

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"La célula viva camufla la electrónica para que no la ataque el sistema inmunitario y viaja por el torrente sanguíneo cruzando la barrera hematoencefálica intacta, sin necesidad de abrirla", explica Deblina Sarkar, autora principal y líder del Nano-Cybernetic Biotrek Lab en MIT. "Estamos trabajando para emplear esta tecnología contra enfermedades neuronales en las que los fármacos fracasan, intentando aliviar el sufrimiento humano y visualizando un futuro donde humanos puedan jugar con sus propios límites biológicos".

Cómo funciona

Circulatronics combina dos avances novedosos: los nanodispositivos electrónicos inalámbricos y una estrategia biológica que permite su transporte. Los chips se fabrican con láminas de polímeros semiconductores y capas metálicas, y son tan pequeños que caben sobre una célula sanguínea y pueden captar energía usando luz exterior, como un láser de infrarrojo cercano que atraviesa el cráneo.

Para dirigirse a las zonas dañadas, los chips se fusionan químicamente con monocitos, un tipo de célula inmune que puede cruzar la barrera cerebral y buscar regiones inflamadas. Esta nueva célula-electrónica se ha empleado en ensayos con ratones en los que los investigadores crearon una inflamación cerebral específica. Los científicos comprobaron que, tras la inyección en la sangre, los nanodispositivos se autoimplantaban justo donde debían en apenas 72 horas.

La activación final del tratamiento se realiza desde fuera del cuerpo, aplicando luz sobre el cráneo. Cuando el láser ilumina los chips, éstos disparan la estimulación eléctrica selectiva necesaria para modular neuronas en áreas concretas. Todo el proceso sucede a nivel microscópico con gran precisión. La activación neurológica se detectó en un radio de apenas 30 micrones alrededor de la región diana, sin dañar las neuronas circundantes, asegura la investigadora.

"Nuestros diminutos dispositivos electrónicos se integran a la perfección con las neuronas y conviven con las células cerebrales, creando una simbiosis única entre el cerebro y el ordenador", explica Sarkar.

¿La medicina del futuro?

Este avance puede revolucionar el tratamiento de enfermedades cerebrales, ampliando el acceso a terapias avanzadas en regiones donde la cirugía no es viable. El tamaño minúsculo y la capacidad de autoimplantación permiten abordar tumores ocultos o múltiples localizaciones en el cerebro, como los del tronco encefálico, que suelen ser inoperables. Y los ensayos confirman que los dispositivos pueden coexistir sin afectar los procesos cognitivos o de movimiento, ni causar rechazos inmunitarios.

El equipo de Sarkar ya explora integrar más circuitos nanoelectrónicos para que los dispositivos puedan analizar datos, detectar señales y hasta crear neuronas artificiales. Además, el laboratorio trabaja en ampliar el acceso de los circulatronics a otros órganos, con aplicaciones potenciales en cardiología y medicina regenerativa. El equipo ha creado una startup llamada Cahira Technologies para llevar a cabo los primeros ensayos clínicos en los próximos tres años.

"Esto es una tecnología de plataforma y puede emplearse para tratar múltiples enfermedades", dice la investigadora. Pero también puede usarse potencialmente para mejorar el rendimiento de nuestro cerebro. "Se puede utilizar para aplicaciones como la mejora cognitiva para mejorar la toma de decisiones o incluso aumentar nuestra densidad neuronal con neuronas electrónicas sintéticas".