Logran conectar células a electrodos de plástico
Un equipo de neurocientíficos ha conseguido conectar células individuales a electrónica orgánica, un hito que abre nuevas posibilidades para tratamientos de precisión en enfermedades neurológicas hoy incurables.
Por Enrique Coperías
Investigadores de la Universidad de Linköping han logrado crear una estrecha conexión entre las células individuales y la electrónica orgánica. Utilizando la llamada microscopía de fuerza atómica, examinan las células nerviosas donde se pueden anclar los polímeros. Cortesía: Thor Balkhed
Investigadores de la Universidad de Linköping, en Suecia, han logrado establecer una conexión precisa entre células individuales y electrónica orgánica, un avance que podría revolucionar el tratamiento de enfermedades neurológicas y otros trastornos con una precisión sin precedentes.
El estudio, publicado en la revista Science Advances, marca un hito importante en la investigación de la medicina de precisión. Esta es un enfoque médico que personaliza los tratamientos y terapias según las características individuales de cada paciente, como su genética, estilo de vida y entorno, para ofrecer una atención más eficaz y específica.
«Pudimos dirigirnos a células individuales y analizar cómo esto afectaba a su capacidad para mantenerse sanas y funcionales», explica Chiara Musumeci, investigadora del Laboratorio de Electrónica Orgánica (LOE), en un comunicado de la Universidad de Linköping.
Nuestro encéfalo se regula mediante señales eléctricas que, al convertirse en sustancias químicas, facilitan la comunicación entre las células cerebrales. Aunque desde hace tiempo se sabe que es posible estimular diferentes áreas del cerebro a través de electricidad, los métodos tradicionales son imprecisos y afectan grandes áreas del órgano.
Los metales dejan paso a los polímeros
En algunos casos, se emplean electrodos metálicos para llegar a la región específica del cerebro, lo que puede dañar el tejido cerebral circundante y provocar inflamación o cicatrices.
Una posible solución para tratar áreas concretas del cerebro consiste en el uso de plásticos conductores, también conocidos como polímeros.
“Nuestro objetivo es integrar sistemas biológicos con electrodos, utilizando polímeros conductores orgánicos. Estos polímeros son más suaves y adaptables, y tienen la capacidad de transportar tanto electricidad como iones, lo que los hace más adecuados que los electrodos convencionales.”
«Nuestro objetivo es integrar sistemas biológicos con electrodos, utilizando polímeros conductores orgánicos. Estos polímeros son más suaves y adaptables, y tienen la capacidad de transportar tanto electricidad como iones, lo que los hace más adecuados que los electrodos convencionales», señala Chiara Musumeci.
Junto con investigadores del Karolinska Institutet, el equipo de investigación del Campus Norrköping, en la Universidad de Linköping, ha logrado fijar el plástico conductor a las membranas de células vivas individuales, lo que abre nuevas posibilidades para tratamientos de precisión en enfermedades neurológicas, como el alzhéimer, el párkinson y la distrofia muscular, en el futuro.
«Por ahora, nuestros resultados son bastante generales, lo cual es positivo, porque nos permite explorar qué tipos de enfermedades podrían beneficiarse de esta herramienta tan prometedora —comenta Alex Bersellini Farinotti, investigador del Karolinska Institutet. Y añade—: Sin embargo, aún se necesita más investigación antes de poder hacer afirmaciones concluyentes».
Hanne Biesmans, de la Linköping University, trabaja con biopolímeros. Cortesía: Thor Balkhed
Aunque en intentos previos se había intentado anclar la electrónica orgánica a la superficie celular, estos se realizaron utilizando células modificadas genéticamente para hacer sus membranas más receptivas. En este estudio, los investigadores lograron una conexión firme sin necesidad de modificar genéticamente las células, lo que representa un avance significativo.
Para alcanzar este resultado, los científicos emplearon un proceso en dos etapas. Primero, utilizaron una molécula de anclaje que genera un punto de unión en la membrana celular. En el otro extremo de la molécula, se fijó la estructura que conecta con el electrodo polimérico.
Sin duda alguna, el avance logrado por los investigadores no solo tiene implicaciones para el tratamiento preciso de enfermedades neurológicas, sino que también abre la puerta a nuevas tecnologías, como biosensores capaces de monitorear parámetros fisiológicos en tiempo real.
Y sin modificaciones genéticas
Un aspecto clave de este logro es la biocompatibilidad de los polímeros conductores utilizados, que se adaptan perfectamente a las células sin interferir con sus funciones o causarles daño. Esta capacidad de trabajar en armonía con el organismo humano hace que esta tecnología sea aún más prometedora para aplicaciones médicas.
Además, la metodología utilizada por los investigadores no requiere modificaciones genéticas, como ya se ha mencionado, lo que no solo hace el proceso más accesible, sino que también elimina posibles controversias éticas, lo que permite que esta innovación sea utilizada en una mayor variedad de contextos.
Por otro lado, el uso de vesículas sintéticas como modelo experimental es un paso crucial en esta investigación, ya que permite a los científicos simular y estudiar de manera controlada cómo interactúan los polímeros conductores con las membranas celulares.
Imagen conceptual generada con DALL-E de la integración de electrónica orgánica en una neurona. Esta tecnología, aún en una fase muy inicial, podría en el futuro ayudar a tratar problemas neurológicos graves.
En busca de un anclaje más uniforme y estable sobre la membrana celular
Dichas vesículas, hechas de lípidos y utilizadas para imitar las membranas biológicas, ofrecen un entorno estable donde se puede observar la formación del polímero y su integración en la célula sin las complejidades y riesgos de trabajar directamente con tejidos vivos.
Además, su utilización facilita la optimización de los procesos de polymerización y anclaje antes de aplicar la tecnología en células vivas, lo que mejora la fiabilidad de los resultados y reduce posibles efectos adversos en futuros tratamientos médicos. Este modelo también brinda la posibilidad de ajustar variables como la concentración del polímero y el tiempo de exposición, lo que permite a los investigadores perfeccionar la técnica de manera precisa.
El siguiente paso en esta prometedora investigación es lograr un anclaje más uniforme y estable sobre la membrana celular, y evaluar cómo se comporta el acoplamiento polimérico a lo largo del tiempo. Hanne Biesmans, estudiante de doctorado en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, destaca el gran potencial de este avance, pero también reconoce los desafíos que aún quedan por resolver.
«Hemos avanzado significativamente, pero no podemos afirmar con certeza que esto funcionará en tejidos vivos. Es investigación básica, y ahora estamos enfocados en encontrar el camino a seguir», concluye Biesmans. ▪️
