En la actualidad la epilepsia afecta al 2% de la población mundial.
Un dispositivo tan pequeño como un grano de arroz puede administrar a un paciente epiléptico la droga necesaria para su tratamiento directamente en el tejido dañado del cerebro. La clave está en que el material (óxido de titanio) que se implanta en el lóbulo parietal se encuentra “embebido” en el fármaco necesario y lo libera de forma controlada al sistema nervioso.
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Si bien se trata de técnicas en estado experimental, los estudios en ratones mostraron buenos resultados y se planea continuar la investigación en animales más grandes.
Al respecto, el Dr. Richard González, investigador y docente de la Tulane University de Estados Unidos -experto en biomateriales y nanomedicina-, disertó en la Facultad de Ingeniería Química (FIQ) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL). El invitado presentó sus más recientes investigaciones frente a estudiantes y docentes de la ingeniería en materiales.
“Lo que hacemos es preparar el cerámico y durante la síntesis introducimos la droga. Una vez implantado en el cerebro -explicó el Dr. González-, la liberación controlada se hace por el fluido del líquido hidroencefálico dentro del poro. El líquido interacciona con la droga que está absorbida y luego hay una difusión desde la pared del poro hasta el centro del punto, después se produce otra difusión desde el centro del punto hasta la boca del poro. Así se libera la droga al tejido dañado del sistema nervioso central”.
Los experimentos se llevan a cabo con dos fármacos muy utilizados en el tratamiento de la epilepsia: ácido valproico y fenitoina sódica.
Materiales especiales
Para que este tipo de tratamiento sea posible, el problema a resolver es el desarrollo de materiales adecuados de características biocompatibles, es decir, que no generen rechazo en el organismo y tengan una estructura porosa que permita la liberación controlada de la droga.
“Necesitamos materiales nanoestructurados, con una porosidad de más del 70%, lo que significa una superficie de partículas bien grandes. Además, tenemos que poder variar el tamaño de la partícula de los materiales y debemos lograr que la droga sea liberada en la parte requerida del cerebro”, señaló González.
Los estudios que se realizaron sobre ratones mostraron que el tejido del cerebro que se encuentra en contacto con el dispositivo de experimentación no genera daño en las neuronas, por lo que se considera biocompatible.
Estos trabajos se desarrollaron en base a óxido de titanio, que es un material usado comúnmente en prótesis, instrumentos quirúrgicos e incluso piercings. No es biodegradable, por lo que el dispositivo debería reemplazarse o retirarse una vez que toda la droga sea liberada. Para González, esta característica permite un mayor control sobre las dosis de liberación y no deja ningún “residuo” en el sistema nervioso del paciente.
Beneficios en el tratamiento de epilepsia
Se estima que en la actualidad la epilepsia afecta al 2% de la población mundial. Se trata de una afección originada por la actividad eléctrica anormal del cerebro que se manifiesta a través de ataques o convulsiones.
Del total de personas que la padecen, entre el 70% y 80% obtiene buenos resultados con los tratamientos sistémicos, es decir, mediante la administración de píldoras o inyecciones. Pero para el resto de los pacientes esto no es posible. “Existe un máximo de dosis de droga que se puede administrar a un paciente, luego de ese punto pueden comenzar a dañarse otros órganos. Para esos casos la única alternativa es tratar de sacar el tejido dañado por una cirugía del cerebro que tiene buenos resultados, pero es muy invasiva. Lo que queremos hacer es sustituir la cirugía por un implante cerámico que permita la liberación controlada de las drogas”, explicó González.
La administración de fármacos en forma específica y directa sobre el sistema nervioso permite, por un lado, evitar los efectos secundarios que generan los medicamentos al ingresar al organismo de forma sistémica. Por otra parte, la cantidad de droga necesaria cuando se aplica directamente sobre el tejido dañado es menor, ya que del total de medicamento que ingresa por vía sistémica al organismo, sólo el 5% llega al sistema nervioso central.
Primeros resultados
Para estudiar la efectividad del dispositivo, los científicos del Instituto de Neurocirugía Nacional de México indujeron la epilepsia en ratas de forma química. Clasificaron las respuestas de los roedores en una escala de 0 (sin respuesta) a 5 (desmayo). “Sin el dispositivo, la rata llega hasta el nivel 5 luego de la droga que induce la epilepsia. Mientras que la rata que recibe el dispositivo de óxido de titanio con el reservorio de ácido valproico, luego de un monitoreo de seis meses, nunca superó el nivel 2. Eso significa que estamos teniendo éxito en el control de las reacciones de epilepsia”, contó el especialista estadounidense.
Además del tratamiento de la epilepsia, los investigadores comienzan a experimentar alternativas para el Parkinson, la esquizofrenia, la quimioterapia de tumores y otras patologías.
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La nanoencapsulación en materiales inorgánicos biocompatibles es una tecnología de vanguardia para controlar la liberación de la droga en el sitio de acción. Este tipo de desarrollos tiene sus orígenes en la nanociencia, que tiene por objetivo el estudio y control de la materia a escala nanométrica (un nanómetro es equivalente a la millonésima parte un milímetro).