El ultrasonido biodegradable abre la sangre

Aug 22, 2023

Un nuevo ultrasonido biodegradable, mucho más potente que los dispositivos anteriores, podría hacer que los cánceres de cerebro sean más tratables, informan investigadores de la Universidad de Connecticut en Science Advances. El estudio fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.

Cuando a alguien se le diagnostica un tumor cerebral canceroso, generalmente se extirpa quirúrgicamente y luego se usa quimioterapia para eliminar las células cancerosas restantes que quedan. Pero los cánceres de cerebro son particularmente resistentes a la quimioterapia porque el revestimiento de los vasos sanguíneos impide el paso de moléculas grandes que podrían dañar el cerebro.

Estos también evitan que los medicamentos de quimioterapia útiles y otras terapias maten las células cancerosas del cerebro y traten otras enfermedades cerebrales. Una forma segura y eficaz de superar la barrera hematoencefálica, como se la conoce, es utilizar ultrasonido para mover las células lo suficiente como para abrir poros lo suficientemente grandes como para permitir el paso del medicamento.

"Las soluciones creativas de este equipo a un problema humano crítico demuestran el poder de integrar la ingeniería con la medicina"

- Kathryn Jablokow

Pero conseguir ultrasonidos a través del grueso cráneo humano no es fácil. Por lo general, se deben colocar estratégicamente múltiples dispositivos de ultrasonido potentes alrededor del cráneo y enfocarlos cuidadosamente en el sitio del tumor con una máquina de resonancia magnética inmediatamente después de administrar la quimioterapia en el hospital.

"Podemos evitar todo eso mediante el uso de un dispositivo implantado" en el propio cerebro, afirma el ingeniero biomédico Thanh Nguyen. "Podemos usarlo repetidamente, permitiendo que la quimioterapia penetre en el cerebro y elimine las células tumorales". Ya existe un dispositivo de ultrasonido implantable disponible comercialmente, pero está hecho de materiales cerámicos que son potencialmente tóxicos y deben retirarse quirúrgicamente una vez finalizado el tratamiento.

A los investigadores se les ocurrió una solución novedosa. Hicieron crecer cristales de glicina y luego los rompieron intencionalmente en pedazos de sólo unos cientos de nanómetros de tamaño. Luego los hilaron (bajo alto voltaje en un proceso llamado electrohilado) con policaprolactona (PCL), un polímero biodegradable, para crear películas piezoeléctricas compuestas de nanofibras de glicina y PCL.

Bajo un pequeño voltaje impulsado, la película puede generar ultrasonido a 334 kilopascales, aproximadamente lo mismo que un implante cerebral de ultrasonido de cerámica. El equipo recubre la película de glicina-PCL con otros polímeros biodegradables para protegerla. La poli-L-lactida, un posible recubrimiento, tarda aproximadamente seis semanas en descomponerse.

El equipo realizó una evaluación de seguridad de seis meses del dispositivo implantado dentro del cerebro y descubrió que no tenía efectos adversos en la salud de los ratones. Ahora comenzarán a probar la seguridad y eficacia en animales grandes.

"Las soluciones creativas de este equipo a un problema humano crítico demuestran el poder de integrar la ingeniería con la medicina", dice Kathryn Jablokow, directora de programas en la Dirección de Ingeniería de NSF.