Muchas enfermedades, incluida la enfermedad de Parkinson, pueden tratarse con estimulación eléctrica de un electrodo implantado en el cerebro. Sin embargo, los electrodos pueden producir cicatrices, lo que disminuye su efectividad y puede requerir cirugías adicionales para reemplazarlos.
Los investigadores del MIT ahora han demostrado que hacer estos electrodos mucho más pequeños puede eliminar esencialmente esta cicatrización, lo que potencialmente permite que los dispositivos permanezcan en el cerebro durante mucho más tiempo.
"Lo que estamos haciendo es cambiar la escala y hacer que el procedimiento sea menos invasivo", dice Michael Cima, profesor de ingeniería David H. Koch en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, miembro del Instituto Koch para el Cáncer Integrativo del MITResearch, y el autor principal del estudio, que aparece en la edición del 16 de mayo de Informes científicos .
Cima y sus colegas ahora están diseñando implantes cerebrales que no solo pueden administrar estimulación eléctrica, sino también registrar la actividad cerebral o administrar medicamentos a lugares muy específicos.
El autor principal del artículo es el ex estudiante graduado del MIT Kevin Spencer. Otros autores son el ex postdoc Jay Sy, el estudiante graduado Khalil Ramadi, la profesora del Instituto Ann Graybiel y el profesor del Instituto David H. Koch Robert Langer.
Efectos de tamaño
Muchos pacientes con Parkinson se han beneficiado del tratamiento con corriente eléctrica de baja frecuencia que se administra a una parte del cerebro involucrada en el control del movimiento. Los electrodos utilizados para esta estimulación cerebral profunda tienen unos pocos milímetros de diámetro. Después de ser implantados, generan cicatriz gradualmentetejido a través del roce constante del electrodo contra el tejido cerebral circundante. Este proceso, conocido como gliosis, contribuye a la alta tasa de falla de dichos dispositivos: aproximadamente la mitad deja de funcionar en los primeros seis meses.
Estudios anteriores han sugerido que hacer que los implantes sean más pequeños o más blandos podría reducir la cantidad de cicatrices, por lo que el equipo del MIT se propuso medir los efectos de reducir el tamaño de los implantes y recubrirlos con un hidrogel de polietilenglicol PEG suave.
El recubrimiento de hidrogel fue diseñado para tener una elasticidad muy similar a la del cerebro. Los investigadores también pudieron controlar el grosor del recubrimiento. Descubrieron que cuando los electrodos recubiertos se introducían en el cerebro, el recubrimiento blando se caía, por lo queidearon una forma de aplicar el hidrogel y luego secarlo, para que se convierta en una película dura y delgada. Después de insertar el electrodo, la película absorbe agua y se vuelve suave nuevamente.
En ratones, los investigadores probaron fibras de vidrio recubiertas y no recubiertas con diámetros variables y descubrieron que existe una compensación entre tamaño y suavidad. Las fibras recubiertas produjeron mucho menos cicatrización que las fibras no recubiertas del mismo diámetro. Sin embargo, a medida que las fibras del electrodo se volvieronmás pequeñas, de hasta 30 micras 0.03 milímetros de diámetro, las versiones sin recubrimiento produjeron menos cicatrices, porque los recubrimientos aumentan el diámetro.
Esto sugiere que una fibra sin recubrimiento de 30 micras es el diseño óptimo para dispositivos implantables en el cerebro.
"Antes de este documento, nadie sabía realmente los efectos del tamaño", dice Cima. "Más suave es mejor, pero no si hace que el electrodo sea más grande".
Nuevos dispositivos
La pregunta ahora es si las fibras que tienen solo 30 micras de diámetro pueden adaptarse para la estimulación eléctrica, la administración de medicamentos y el registro de la actividad eléctrica en el cerebro. Cima y sus colegas han tenido un éxito inicial en el desarrollo de tales dispositivos.
"Es una de esas cosas que a primera vista parece imposible. Si tienes fibras de vidrio de 30 micras, eso es un poco más grueso que un cabello. Pero es posible", dice Cima.
Dichos dispositivos podrían ser potencialmente útiles para tratar la enfermedad de Parkinson u otros trastornos neurológicos. También podrían usarse para extraer líquido del cerebro para controlar si los tratamientos tienen el efecto deseado, o para medir la actividad cerebral que podría indicar cuándo se produce una convulsión epilépticaestá a punto de ocurrir
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :