En enero de 2009, la vida del ingeniero Michel Meunier, profesor de la Polytechnique Montréal, cambiado dramáticamente. Como otros, había observado que el pulso extremadamente corto de un láser de femtosegundos podía hacer que aparecieran agujeros del tamaño de un nanómetro en el silicio cuando estaba cubierto por nanopartículas de oro. Pero este investigador, reconocido internacionalmente por sus habilidades en láser y nanotecnología, decidió dar un paso más con lo que entonces era solo una curiosidad de laboratorio. Se preguntó si era posible pasar del silicio a la materia viva, de inorgánico a orgánico. ¿Podrían las nanopartículas de oro y el láser de femtosegundos, este "bisturí ligero, "¿Reproducir el mismo fenómeno con células vivas?"

El profesor Meunier comenzó a trabajar con células in vitro en su laboratorio Polytechnique. El desafío consistía en realizar una incisión nanométrica en la membrana extracelular de las células sin dañarla. Usando nanopartículas de oro que actuaban como "nanolentes, "El profesor Meunier se dio cuenta de que era posible concentrar la energía luminosa procedente del láser en una longitud de onda de 800 nanómetros. Dado que las células absorben muy poca energía en esta longitud de onda, su integridad se conserva. ¡Misión cumplida!

Basado en este hallazgo, El profesor Meunier decidió trabajar con células in vivo, células que forman parte de una estructura compleja de células vivas, como el ojo por ejemplo.

El ojo y el bisturí ligero

En abril de 2012, El profesor Meunier conoció a Przemyslaw Sapieha, un oftalmólogo de renombre internacional, particularmente reconocido por su trabajo en la retina. "Miguel", a medida que pasa, es profesor del Departamento de Oftalmología de la Université de Montréal e investigador del Centre intégré universitaire de santé et de services sociaux (CIUSSS) de l'Est-de-l'Île-de-Montréal. Inmediatamente vio el potencial de esta nueva tecnología y todo lo que se podría hacer en el ojo si se pudiera bloquear el efecto dominó que se produce después de un desencadenante que conduce al glaucoma o la degeneración macular. por ejemplo, inyectando drogas, proteínas o incluso genes.

Usar un láser de femtosegundos para tratar el ojo, un órgano frágil y altamente especializado, es muy complejo, sin embargo. El ojo es parte del sistema nervioso central, y por tanto muchas de las células o familias de células que lo componen son neuronas. Y cuando una neurona muere, no se regenera como lo hacen otras células. Por lo tanto, la primera tarea de Mike Sapieha fue garantizar que un láser de femtosegundos pudiera usarse en una o varias neuronas sin afectarlas. Esto es lo que se conoce como "prueba de concepto".

Prueba de concepto

Mike y Michel llamaron al investigador de bioquímica Ariel Wilson, un experto en estructuras oculares y mecanismos de visión, así como al profesor Santiago Costantino y su equipo del Departamento de Oftalmología de la Université de Montréal y del CIUSSS de l'Est-de-l'Île-de-Montréal por su experiencia en biofotónica. El equipo primero decidió trabajar con células sanas, porque se entienden mejor que las células enfermas. Inyectaron nanopartículas de oro combinadas con anticuerpos para atacar células neuronales específicas en el ojo, y luego esperó a que las nanopartículas se asentaran alrededor de las diversas neuronas o familias de neuronas, como la retina. Siguiendo el destello brillante generado por el láser de femtosegundos, ocurrió el fenómeno esperado:aparecieron pequeños agujeros en las células de la retina del ojo, haciendo posible inyectar drogas o genes de manera efectiva en áreas específicas del ojo. Fue una victoria más para Michel Meunier y sus colaboradores, con estos resultados contundentes ahora se abre el camino a nuevos tratamientos.

La característica clave de la tecnología desarrollada por los investigadores de Polytechnique y CIUSSS de l'Est-de-l'Île-de-Montréal es su extrema precisión. Con el uso de nanopartículas de oro funcionalizadas, el bisturí ligero permite ubicar con precisión la familia de células donde el médico tendrá que intervenir.

Habiendo demostrado con éxito una prueba de concepto, El profesor Meunier y su equipo presentaron una solicitud de patente en los Estados Unidos. Este tremendo trabajo también fue objeto de un artículo revisado por un impresionante comité de lectura y publicado en la reconocida revista Nano letras en octubre de 2018.

Si bien todavía queda mucha investigación por hacer, al menos 10 años, primero en animales y luego en humanos:esta tecnología podría marcar la diferencia en una población que envejece y que sufre de deterioro ocular para la que todavía no existen tratamientos eficaces a largo plazo. También tiene la ventaja de evitar el uso de virus comúnmente empleados en terapia génica. Estos investigadores están buscando aplicaciones de esta tecnología en todas las enfermedades oculares, pero más particularmente en el glaucoma, retinitis y degeneración macular.

Este bisturí ligero no tiene precedentes.