Nuevos microdispositivos consiguen activar células a distancia mediante ultrasonidos

Barcelona, 1 jul (EFE).- Investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB) y de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) han desarrollado microdispositivos bioelectrónicos capaces de estimular células vivas de forma remota, controlada y mínimamente invasiva mediante ultrasonidos de uso biomédico.

El estudio, publicado este miércoles en la revista Small y seleccionado como portada principal, abre nuevas vías para avanzar hacia terapias más precisas basadas en estímulos eléctricos que van dirigidos a células concretas.

Los microdispositivos, de unas decenas de micras, funcionan como "pequeños generadores eléctricos" que se activan cuando reciben una fuerza mecánica, en este caso producida desde fuera mediante ultrasonidos.

Esta nueva tecnología se basa en la piezoelectricidad, una propiedad que tienen algunos materiales para transformar presión, vibración o deformación mecánica en señales eléctricas.

En este caso, los investigadores han integrado nanoestructuras de óxido de zinc sobre micropartículas de óxido de silicio, de manera que, al ser estimuladas por ultrasonidos, generan un campo eléctrico capaz de provocar una respuesta en las células próximas.

El trabajo se enmarca en el ámbito de la electrocéutica, un campo que estudia terapias basadas en estímulos para modular procesos celulares o de tejidos, con posibles aplicaciones futuras en reparación de tejidos o control de señales biológicas.

Concretamente, las señales biológicas (o bioseñales) son variables o patrones de datos generados por organismos vivos que transportan información sobre su estado fisiológico o actividad.

"Los microdispositivos desarrollados consiguen aplicar estímulos en células individuales y, debido a su tamaño de decenas de micras, permitirían una terapia muy precisa y dirigida", ha explicado Laura Lefaix, investigadora del IMB-CNM-CSIC y primera autora del estudio.

Lefaix ha subrayado que esta estimulación es "sin cables y mínimamente invasiva" porque los dispositivos se activan de forma remota con los ultrasonidos en el rango biomédico.

Los ensayos se han realizado con células óseas, utilizadas como modelo experimental por la presencia de canales iónicos activados por voltaje, que son proteínas de membrana.

Para comprobar si las células respondían, el equipo analizó cambios en el calcio intracelular y en el potencial de membrana, "dos indicadores clave de la señalización celular", que es el proceso por el que las células reciben y responden a estímulos.

Andreu Blanquer, investigador de la UAB, ha destacado que los resultados demuestran que estos microdispositivos pueden inducir cambios en la membrana celular y ayudan a entender "cómo los estímulos físicos pueden traducirse en señales biológicas".

Según los expertos, el estudio valida que es posible reducir estos dispositivos hasta la escala de decenas de micras "sin perder funcionalidad", y con este método se activó de forma controlada hasta el 58 % de las células de la muestra.

El coordinador del estudio, Gonzalo Murillo, ha señalado que el microdispositivo es biocompatible, permite una estimulación inalámbrica y localizada y puede fabricarse de forma escalable, "lo que facilita producirlo con distintas configuraciones".

El trabajo, liderado por el IMB-CNM-CSIC y la UAB, también cuenta con una participación del Institute of Physiology of the Czech Academy of Sciences y consolida una línea de investigación emergente en bioelectrónica. EFE