Un estudio liderado por el Dr. Gonzalo Murillo, investigador del Instituto de Microelectr\u00f3nica de Barcelona (IMB-CNM) del Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC), y la Dra. Carme Nogu\u00e9s, investigadora del Departamento de Biolog\u00eda Celular, Fisiolog\u00eda e Immunolog\u00eda de la Universitat Aut\u00f2noma de Barcelona (UAB), en Espa\u00f1a, demuestra que es posible el uso de nanogeneradores piezoel\u00e9ctricos para estimular el\u00e9ctricamente c\u00e9lulas vivas.<\/p>\n
El nanogenerador, creado y fabricado por los cient\u00edficos del IMB-CNM y probado por el equipo de la UAB, es extraordinariamente reducido (tiene un grosor de unas decenas de nanometros) y no necesita fuente de energ\u00eda externa, dos caracter\u00edsticas que hasta la fecha no se hab\u00edan conseguido nunca.<\/p>\n
Desde el siglo XVIII, se vienen utilizando los impulsos el\u00e9ctricos como terapia para diferentes enfermedades. Se ha demostrado que trastornos como la epilepsia, la esquizofrenia, el Parkinson, el Alzheimer o las depresiones, entre otros, pueden ser tratados estimulando el\u00e9ctricamente el sistema nervioso central o el nervio vago. En 2015, se propuso un nuevo concepto de tratamiento terap\u00e9utico, \u201cla bioelectr\u00f3nica\u201d, que utiliza impulsos el\u00e9ctricos en lugar de los f\u00e1rmacos basados en compuestos qu\u00edmicos.<\/p>\n
Con el avance de la nanotecnolog\u00eda, se ha investigado el desarrollo y uso de dispositivos miniaturizados que puedan ser implantados en el cuerpo humano, para aplicar este tratamiento de forma localizada. Sin embargo, el tama\u00f1o de los dispositivos es a\u00fan demasiado grande para tratar c\u00e9lulas de manera individual. Adem\u00e1s, todos los sistemas necesitan una fuente energ\u00e9tica que lo alimente desde fuera.<\/p>\n
Una alternativa reciente es recoger la energ\u00eda biomec\u00e1nica del propio paciente para alimentar los dispositivos, pero estos \u00faltimos siguen siendo, todav\u00eda, cientos de veces m\u00e1s grandes que las c\u00e9lulas humanas.<\/p>\n
En esta l\u00ednea se enmarca el trabajo del IMB-CSIC y de la UAB, que se acaba de publicar en la revista Advanced Materials y que ha merecido una de sus \u00faltimas portada. \u201cEl resultado demuestra que la interacci\u00f3n electromec\u00e1nica entre un nanogenerador y c\u00e9lulas humanas genera un peque\u00f1o campo el\u00e9ctrico, que estimula y modula la actividad celular sin causar da\u00f1o, ni la necesidad de aplicar ning\u00fan otro est\u00edmulo externo, ni f\u00edsico ni qu\u00edmico\u201d, explica Gonzalo Murillo, del IMB-CSIC.<\/p>\n
Para el trabajo, se han cultivado c\u00e9lulas de hueso (osteoblastos) sobre un sustrato cubierto de nanogeneradores. Los nanogeneradores est\u00e1n formados por una novedosa estructura planar de \u00f3xido de zinc (ZnO). La fuerza inherente que ejerce la c\u00e9lula cuando se adhiere al material dobla dicha nanoestructura, la cual, a su vez, reacciona generando un leve impulso el\u00e9ctrico (debido a las conocidas propiedades piezoel\u00e9ctricas del material), capaz de estimular el\u00e9ctricamente dicha c\u00e9lula.<\/p>\n
Este impulso el\u00e9ctrico desencadena la apertura de los canales i\u00f3nicos de la membrana celular, lo que a su vez induce el paso del calcio desde el medio de cultivo al interior de la c\u00e9lula. Es el aumento de calcio, observado por los cient\u00edficos, lo que demuestra que los nanogeneradores son capaces de provocar un est\u00edmulo el\u00e9ctrico sin necesidad de una fuente de energ\u00eda adicional.<\/p>\n
Carme Nogu\u00e9s, de la UAB, explica que \u201ceste tipo de canales est\u00e1n presentes en varias c\u00e9lulas excitables, como neuronas, c\u00e9lulas musculares u \u00f3seas, a las cuales se les podr\u00eda aplicar el mismo m\u00e9todo. Est\u00e1 demostrado que los est\u00edmulos el\u00e9ctricos aumentan, en el tejido \u00f3seo, la diferenciaci\u00f3n de los osteoblastos y, en consecuencia, la calcificaci\u00f3n de los huesos. En neuronas, el potencial de acci\u00f3n permite abrir los canales i\u00f3nicos y, por lo tanto, estimular un circuito neuronal. Por su parte, en las c\u00e9lulas musculares estriadas, son responsables de la contracci\u00f3n muscular\u201d.<\/p>\n
Los cient\u00edficos tambi\u00e9n han mostrado que la viabilidad, proliferaci\u00f3n y diferenciaci\u00f3n de las c\u00e9lulas no se ven afectadas por la presencia del nanogenerador. Actualmente, ya est\u00e1n trabajando en la obtenci\u00f3n de nanogeneradores biocompatibles y biodegradables en suspensi\u00f3n, que podr\u00e1n ser activados inal\u00e1mbricamente, y que han bautizado como \u2018nanodispositivos bioelectr\u00f3nicos\u2019. Estos nanodispositivos se podr\u00edan implantar en cualquier tejido de un paciente y activarlos remotamente.<\/p>\n
El estudio est\u00e1 en una fase preliminar. \u201cQueda un largo recorrido antes que estos nanogeneradores puedan ser utilizados en implantes \u00f3seos para acelerar la osificaci\u00f3n de una fractura mediante autoestimulacion el\u00e9ctrica o como terapia m\u00e9dica\u201d, explica el Dr. Jaume Esteve, investigador del IMB-CSIC y uno de los art\u00edfices del nanogenerador, junto a Murillo.<\/p>\n
\u201cEn un futuro, esta forma de estimulaci\u00f3n el\u00e9ctrica podr\u00eda ser aplicada a otras c\u00e9lulas, como neuronas o c\u00e9lulas musculares, y abrir camino hacia nuevas aplicaciones bioelectr\u00f3nicas y a un cambio de paradigma respecto a los tratamientos terap\u00e9uticos farmacol\u00f3gicos actuales\u201d, a\u00f1ade Gonzalo Murillo.<\/p>\n
A comienzos de 2017, el desarrollo tecnol\u00f3gico y el proceso de fabricaci\u00f3n de los nanodispositivos bioelectr\u00f3nicos han sido patentados a nivel europeo por el CSIC.<\/p>\n
Este trabajo se enmarca en la l\u00ednea de investigaci\u00f3n dirigida por Gonzalo Murillo, que desarrolla sistemas capaces de obtener la micro-energ\u00eda que proviene de las vibraciones, el movimiento del cuerpo humano o maquinar\u00eda y otros tipos de energ\u00eda mec\u00e1nica ambiental. (Fuente: CSIC)<\/p>\n
Fuente:<\/strong> NCYT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Un estudio liderado por el Dr. Gonzalo Murillo, investigador del Instituto de Microelectr\u00f3nica de Barcelona (IMB-CNM) del Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC), y la Dra. Carme Nogu\u00e9s, investigadora del Departamento de Biolog\u00eda Celular, Fisiolog\u00eda e Immunolog\u00eda de la Universitat Aut\u00f2noma de Barcelona (UAB), en Espa\u00f1a, demuestra que es posible el uso de nanogeneradores piezoel\u00e9ctricos […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":6371,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[56],"tags":[],"class_list":["post-6370","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia"],"yoast_head":"\n