Investigación realizada por dos grupos en el Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales CIC biomaGUNE y uno en SISSA, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Italia), han demostrado que los materiales funcionales basados ​​en nanotubos de carbono facilitan la reconexión de las redes neuronales dañadas como consecuencia de las lesiones de la médula espinal. El estudio, publicado por la revista científica PNAS ( procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ), constituye un gran paso adelante en la investigación orientada a la recuperación de lesiones de este tipo.

Los grupos de investigación liderados por el Catedrático Ikerbasque y Catedrático Axa del CIC biomaGUNE Maurizio Prato, que es una referencia mundial en nanomateriales basados ​​en carbono, y el dirigido por la profesora Laura Ballerini en SISSA en Trieste (Italia) tienen experiencia en el uso de nanotecnología y nanomateriales para reparar lesiones neuronales. La colaboración entre los grupos ha demostrado que los biomateriales basados ​​en nanotubos de carbono facilitan la comunicación entre neuronas, el crecimiento neuronal y el establecimiento de conexiones mediante materiales de este tipo.

"Las propiedades eléctricas y mecánicas de este material permiten muchas aplicaciones impensables para cualquier otro material. En particular, la interacción de células excitables, como las células nerviosas y cardíacas, hacen que los nanotubos de carbono sean de gran relevancia. La comunicación entre las células aumenta cuando se interconectan con nanotubos de carbono, y también es posible construir andamios mecánicamente estables que sostienen el crecimiento del nervio, "dice el profesor Prato.

"Los grupos de Prato y Ballerini habían demostrado previamente la formación de conexiones neuronales en sistemas in vitro en cultivos celulares. Sin embargo, lo que aún quedaba era el salto a un modelo animal in vivo de lesión de la médula espinal, la posibilidad de ver si las comunicaciones entre neuronas individuales de hecho también tuvieron lugar a nivel de fibras neuronales completas en un modelo in vivo, y si se estaban logrando resultados funcionales, "explicó Pedro Ramos, Profesor Ikerbasque en CIC biomaGUNE, líder de la Unidad de Imágenes por Resonancia Magnética y el tercer actor clave en la investigación.

En este último avance, los investigadores lograron "demostrar que en un conjunto de animales con corte parcial de la médula espinal, la reconexión de fibras se establece de hecho gradualmente mediante el implante insertado, una especie de esponja de nanotubos de carbono que comprende fibras entrelazadas. Los nervios se vuelven a conectar en el área donde habían sido dañados y, qué es más, los animales recuperaron la funcionalidad, sobre todo en las patas traseras, el más afectado por la lesión. También se demostró que el material es biocompatible, en otras palabras, no se detectó ninguna reacción inmune, "dijo Pedro Ramos.

En su opinión, Este importante avance constituye "una esperanza de cara a avanzar en la recuperación de las lesiones de la médula espinal de este tipo, del nervio óptico, o incluso de algún tipo de lesión traumática en la que se ha perdido la conexión neuronal y la movilidad de una extremidad se ve afectada ”. Añade que pasará algún tiempo antes de que su investigación encuentre aplicación clínica.

Un gol en el horizonte

Como explicó Ramos, la investigación se llevó a cabo "en condiciones muy controladas, como cualquier estudio de laboratorio, "y es necesario avanzar:" Son muchos los aspectos en los que hay que trabajar en cuanto al material, las condiciones en las que se implanta el material, las condiciones en las que debe trabajar el material, etc. "

Por ejemplo, es crucial explorar a fondo las propiedades microestructurales y mecánicas del material, o las propiedades que facilitan la conexión neuronal, evitando así posibles efectos secundarios o incluso el rechazo del propio material (rigidez, elasticidad, esponjosidad, compacidad tamaño de los poros que quedan entre las fibras, etc.). También es esencial promover los métodos de producción para que sean lo más estables y reproducibles posible. y para que los componentes, como factores de crecimiento u otras sustancias que facilitan la comunicación neuronal, se puede insertar en su estructura.

Es más, es necesario estudiar las condiciones que permitirían la implantación clínica de los materiales:"Es importante ver cómo y cuándo deben implantarse. En el estudio, insertamos el implante durante una fase de lesión aguda, por lo que no tuvimos que lidiar con la existencia de una cicatriz glial, etc. "Además, "Habría que ver si estos resultados se confirman en otros modelos animales con menor plasticidad neuronal".

Uno de los aspectos principales de este proceso de reconexión es "averiguar si se restablecen las mismas conexiones existentes antes de la lesión o si se produce la plasticidad neuronal". en otras palabras, si se establecen nuevas conexiones que antes no existían y el sistema nervioso busca otra forma de reconectarse para adaptarse a la nueva situación ”. En este sentido, en términos de imágenes, "Estamos avanzando en el desarrollo de técnicas de imagen funcional que nos permitan ver las conexiones entre el cerebro y el sistema nervioso periférico desde un punto de vista funcional, " él dijo.

El investigador del CIC biomaGUNE señala que "estamos lejos de poder transferir esto a los humanos. Presenta todas las características de ser transferible, se ha demostrado que funciona, para ser eficaz y no dar lugar a reacciones adversas en modelos animales. Queda trabajo por hacer para lograr el objetivo, pero vamos en la dirección correcta ".