Logran reconectar la médula espinal totalmente seccionada de una rata con espumas de grafeno

Científicos logran un avance revolucionario en la regeneración de la médula espinal con óxido de grafeno. Este innovador enfoque podría transformar el tratamiento de lesiones medulares completas.

Por Enrique Coperías

Imagen conceptual de la regeneración de la médula ósea conseguida en el nuevo ensayo, generada con DALL-E

Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) ha logrado un avance significativo en la regeneración de la médula espinal mediante el uso de una innovadora espuma tridimensional creada con óxido de grafeno reducido.

Este avance, que ha sido demostrado en un modelo animal de rata, consiste en la reconexión de una médula espinal completamente seccionada a nivel torácico, un tipo de lesión en la que se habían logrado pocos avances hasta ahora. El trabajo, recientemente publicado en la revista Bioactive Materials, no solo pone de manifiesto el potencial del óxido de grafeno como material de regeneración neural, sino que abre nuevas puertas para el tratamiento de pacientes parapléjicos en diversas fases de la enfermedad.

Las lesiones medulares son uno de los principales causantes de discapacidad en todo el mundo; afecta a millones de personas. Aunque los avances en medicina han permitido comprender mejor estas patologías, hasta ahora no existe una cura definitiva. En las lesiones medulares, la médula espinal no siempre se rompe de manera completa, sino que suelen producirse daños parciales en ciertas áreas.

Potenciar la reconexión del tejido neural en lesiones completas

Sin embargo, el equipo liderado por Conchi Serrano, investigadora del ICMM-CSIC que ha trabajado más de una década en estas espumas para aplicaciones de regeneración neural, ha querido demostrar que el óxido de grafeno puede incluso potenciar la reconexión del tejido neural en casos de lesiones completas, donde no existe una preservación de redes neuronales contralaterales que puedan ayudar a la recuperación.

«Nuestro equipo ya había demostrado que estas espumas generan un ambiente prorreparativo en la médula espinal de ratas, pero queríamos comprobar si podían ser efectivas incluso en lesiones más grandes y a diferentes niveles espinales», explica Serrano en una nota de prensa del CSIC. Y añade—: los resultados fueron más que prometedores».

En colaboración con investigadores del Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo, como Juan Aguilar y Elisa López, el equipo preparó una espuma llamada scaffold de óxido de grafeno reducido. Este material de andamiaje se sometió a un tratamiento térmico para aumentar su estabilidad y facilitar la adhesión a las células neurales.

La clave: la regeneración celular y la invasión del scaffold por las neuronas

A través de este tratamiento, se eliminan los excesos de oxígeno y se incrementan los enlaces químicos entre las láminas de grafeno, lo que mejora su resistencia mecánica.

Una vez que se implantó el scaffold en el modelo de rata con la médula espinal seccionada, los investigadores observaron resultados sorprendentes. «Vimos que comenzaron a formarse vasos sanguíneos en el área afectada, lo cual es esencial para nutrir el nuevo tejido neural —explica Serrano. Y añade—: Además, las neuronas sobrevivientes en las áreas circundantes a la lesión comenzaron a proyectar sus prolongaciones a través del scaffold».

De hecho, las neuritas —filamentos que unen las neuronas entre sí— invadieron completamente el material 3D en un proceso que demuestra la efectividad de este enfoque para la regeneración del tejido neural.

Los tejidos colonizan el espacio hueco de la escisión en la médula espinal gracias a la espuma de grafeno. Cortesía: ICMM-CSIC

Resultados electrofisiológicos: la reconexión funcional

A los diez días de la implantación, los primeros resultados fueron visibles, pero lo más prometedor llegó a los cuatro meses. «Nuestros scaffolds de óxido de grafeno reducido favorecen un crecimiento más abundante y homogéneo de neuritas y vasos sanguíneos —dice Serrano. Y añade—: Además, las neuritas son más largas y distribuidas de manera más uniforme en el área de la lesión"».

Además de observar el crecimiento de vasos sanguíneos y neuritas, los investigadores realizaron registros electrofisiológicos para estudiar la respuesta del cerebro cuando se estimula la médula espinal por debajo de la zona lesionada. Los resultados fueron reveladores.

En algunos de los animales que recibieron el andamiaje, se registraron respuestas cerebrales, lo que indica que el tejido neural no solo había atravesado el scaffold, sino que también se había reconectado con el cerebro. Esto es crucial para que el cuerpo pueda recuperar la funcionalidad motoras, especialmente en áreas como la formación reticular, que juega un papel fundamental en la motricidad.

Implicaciones para el tratamiento de lesiones medulares en seres humanos

Este hallazgo no solo muestra que las neuronas sobrevivientes pudieron proyectar sus prolongaciones a través del material, sino que también señala una posible restauración de la función neuronal, lo que podría tener un impacto directo en la capacidad motora de los pacientes parapléjicos.

Aunque este estudio se realizó en ratas, los resultados tienen implicaciones esperanzadoras para los pacientes humanos con lesiones medulares. Se ha comprobado que los scaffolds de óxido de grafeno no solo favorecen la regeneración neural en el modelo animal, sino que también crean un entorno adecuado para el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos y neuritas, lo cual es esencial para la recuperación funcional.

Además, el material utilizado ha mostrado ser no tóxico, lo que incrementa aún más su potencial para aplicaciones clínicas.

Desafíos y próximos pasos

A pesar de los prometedores resultados, los investigadores son conscientes de que queda trabajo por hacer. Uno de los mayores desafíos es garantizar que este tipo de material no solo sea efectivo en animales, sino que también pueda ser adaptado y utilizado en tratamientos para humanos sin generar efectos secundarios adversos.

Este trabajo forma parte del proyecto Piezo4Spine, financiado por la Unión Europea a través del programa Horizon Europe, que busca utilizar la nanotecnología para curar lesiones medulares. En la próxima fase, el equipo planea incorporar nanomedicinas al scaffold para potenciar aún más los efectos regenerativos observados.

«Nuestro objetivo es seguir avanzando en la comprensión de cómo este material puede interactuar con las células neuronales para maximizar la regeneración. Queremos que, en el futuro, este enfoque forme parte de tratamientos personalizados para pacientes con lesiones medulares», concluye Serrano. ▪️

• Información facilitada por el CSIC

• Fuente: Marta Zaforas, Esther Benayas, Raquel Madroñero-Mariscal, Ana Domínguez-Bajo, Elena Fernández-López, Yasmina Hernández-Martín, Ankor González-Mayorga, Elena Alonso-Calviño, Eduardo R. Hernández, Elisa López-Dolado, Juliana M. Rosa, Juan Aguilar, María C. Serrano. Graphene oxide scaffolds promote functional improvements mediated by scaffold-invading axons in thoracic transected rats. Bioactive Materials (2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.12.031