El equipo, de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern en Chicago, Estados Unidos, creó un dispositivo suave y que se implanta que puede detectar la hiperactividad en la vejiga y luego usar la luz de pequeños LED biointegrados para contener la necesidad de orinar.
El dispositivo funciona en ratas de laboratorio y un día puede ayudar a las personas que sufren de incontinencia o sienten con frecuencia la necesidad de orinar, según describen los investigadores en un artículo sobre su trabajo publicado este miércoles en la revista ‘Nature’.
La vejiga hiperactiva, el dolor, el ardor y la necesidad frecuente de orinar son problemas comunes y angustiantes. Durante aproximadamente 30 años, muchas personas con problemas severos de vejiga han sido tratadas con estimuladores que envían una corriente eléctrica al nervio que controla la vejiga. Dichos implantes mejoran la incontinencia y la vejiga hiperactiva, pero también pueden interrumpir la señal nerviosa normal a otros órganos.
“Definitivamente, hay un beneficio para ese tipo de estimulación nerviosa”, dice uno de los investigadores principales del estudio, Robert W. Gereau IV, profesor de Anestesiología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington. “Pero también hay algunos efectos secundarios que resultan de la falta de especificidad con los dispositivos más antiguos”, añade.
Gereau y sus colegas desarrollaron el nuevo dispositivo con la esperanza de prevenir esos efectos secundarios. Durante un procedimiento quirúrgico menor, se implanta un dispositivo similar a un cinturón suave y elástico alrededor de la vejiga y, a medida que la vejiga se llena y se vacía, el cinturón se expande y se contrae.
Además, los científicos inyectan proteínas llamadas opsinas en las vejigas de los animales. Las opsinas son transportadas por un virus que se une a las células nerviosas en la vejiga, lo que las hace sensibles a las señales de luz. Esto permite que los científicos utilicen la optogenética –el uso de la luz para controlar el comportamiento celular en tejidos vivos– para activar esas células.
Usando la comunicación blue-tooth para enviar señales a un dispositivo de mano externo, los investigadores pueden leer la información en tiempo real y, mediante un algoritmo simple, detectar cuándo la vejiga está llena, cuándo el animal ha vaciado su vejiga y cuándo se produce el vaciado de la vejiga con demasiada frecuencia.
“Cuando la vejiga se está vaciando con demasiada frecuencia, el dispositivo externo envía una señal que activa los micro-LED en el dispositivo de banda de la vejiga, y luego las luces iluminan las neuronas sensoriales de la vejiga. Esto reduce la actividad de las neuronas sensoriales y restaura la función normal de la vejiga”, dice Gereau.
Los científicos creen que una estrategia similar podría funcionar en las personas. Los dispositivos para las personas probablemente serían más grandes que los utilizados en ratas y podrían implantarse sin cirugía, utilizando catéteres para colocarlos a través de la uretra en la vejiga.
“Estamos entusiasmados con estos resultados”, dice John A. Rogers, otro investigador principal del estudio y profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales en Northwestern. “Este ejemplo reúne los elementos clave de un sistema autónomo y que se puede implantar que funciona en sincronía con el cuerpo para mejorar la salud: un sensor biofísico de precisión de la actividad de los órganos; un medio no invasivo para modular esa actividad; un módulo suave y sin batería para el control y la comunicación inalámbrica, y algoritmos de análisis de datos para el funcionamiento en circuito cerrado”, detalla.
La operación de circuito cerrado esencialmente significa que el dispositivo administra la terapia solo cuando detecta un problema. Cuando el comportamiento se normaliza, los micro-LED se apagan y la terapia puede interrumpirse. Gereau y Rogers esperan probar dispositivos similares en animales más grandes.
Los investigadores también creen que la estrategia podría usarse en otras partes del cuerpo, por ejemplo, el tratamiento del dolor crónico, o el uso de luz para estimular las células del páncreas para secretar insulina. Sin embargo, un obstáculo son los virus que se utilizan para obtener proteínas sensibles a la luz para unirse a las células en los órganos.
“Aún no sabemos si podemos lograr una expresión estable de las opsinas empleando el enfoque viral y, lo que es más importante, si esto será seguro a largo plazo”, dice Gereau. “Ese problema debe evaluarse en modelos preclínicos y ensayos clínicos tempranos para garantizar que la estrategia sea completamente segura”, concluye.
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