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Burbujas y ultrasonido para dirigir fármacos al cerebro

Miércoles 28 Junio, 2017 en  Ciencia y Tecnología

Investigadores han desarrollado una plataforma experimental in vitro para investigar las relaciones entre la apertura de la barrera hematoencefálica, el tiempo que tarda en recuperarse y los sonidos emitidos durante la apertura de la barrera hematoencefálica.

Cerebro

El cerebro está blindado, vive en una caja hecha de huesos con un sistema de seguridad de vasos sanguíneos que protegen el cerebro y el sistema nervioso central de las sustancias químicas nocivas que circulan en la sangre.

Sin embargo, este sistema de protección –conocido como la barrera hematoencefálica– también impide la entrega de fármacos que podrían ayudar a tratar a pacientes con cáncer cerebral y patologías cerebrales como la enfermedad de Alzheimer. El cerebro fuertemente guardado ha frustrado durante mucho tiempo a los médicos que cuidan a los pacientes que necesitan tratamientos cerebrales sin cirugía.

Con los recientes avances en la tecnología, ahora es posible abrir la barrera hematoencefálica de manera segura, no invasiva y de una forma específica mediante ultrasonido. Uno de los enfoques más recientes para avanzar en esta investigación se presenta durante la celebración de ‘Acoustics ’17 Boston’, la tercera reunión conjunta de la Sociedad Americana de Acústica y la Asociación Europea de Acústica, que tiene lugar del 25 al 29 de junio en Boston, Massachusetts, Estados Unidos.

Investigadores de la Universidad de Oxford, en Reino Unido, han colaborado con colegas de la Universidad de Twente, en Países Bajos,y han desarrollado una plataforma experimental in vitro para investigar las relaciones entre la apertura de la barrera hematoencefálica, el tiempo que tarda en recuperarse y los sonidos emitidos durante la apertura de la barrera hematoencefálica. Se puede pensar en ello como una barrera hematoencefálica en un chip usando células cultivadas en vez de modelos animales o humanos.

“La principal ventaja de nuestro sistema es que emplea tres modalidades –que involucran luz, sonido y campos eléctricos– para monitorear simultáneamente las emisiones acústicas, la interrupción y recuperación de la barrera hematoencefálica y la respuesta biológica de las células de la barrera hematoencefálica en tiempo real”, señala uno de los investigadores, Miles M. Aron, de la Universidad de Oxford.

MONITORIZAR EL TRATAMIENTO “ESCUCHANDO”

Los científicos han tratado de abrir la barrera hematoencefálica con ultrasonido desde la década de 1950. El avance para la apertura segura de la barrera hematoencefálica fue el uso de pequeñas burbujas que interaccionan con el campo de ultrasonido conocido como “agentes de cavitación”. Varios agentes de cavitación ya están aprobados por la agencia norteamericana del medicamento (FDA, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos para mejorar el contraste a la hora de obtener imágenes de ultrasonidos. Los agentes de cavitación actúan oscilando rápidamente o “cantando” cuando son expuestos a la ecografía.

“El tratamiento se puede monitorizar externamente mediante la ‘escucha’ del sonido re-irradiado desde los agentes de cavitación que interactúan con el campo de ultrasonido. Estas emisiones acústicas proporcionan información sobre la energía de la cavitación dentro de los vasos sanguíneos y ya se están utilizando para ajustar los parámetros de ultrasonido en tiempo real para reducir la probabilidad de dañar las células sanas durante el tratamiento”, dice Aron.

El equipo monitorea las emisiones acústicas y la integridad de la barrera hematoencefálica en tiempo real durante todo el tratamiento, una mejora comparada con otros enfoques que generalmente involucran la evaluación de la barrera hematoencefálica sólo después de que se complete el tratamiento, apunta Aron. Además, el equipo utiliza sondas fluorescentes para monitorear los cambios en las células durante el tratamiento, o los efectos mecánicos y químicos de los agentes de cavitación cuando se exponen a la ecografía en tiempo real.

“Con el Centro de Dispositivos de Dispensación de Medicamentos de Oxford, OxCD3, actualmente estamos trabajando en un método no invasivo para detectar y tratar las metástasis cerebrales antes de que se conviertan en mortales. Nuestro sistema in vitro jugará un papel crítico en el desarrollo de este y otros de próxima generación en la apertura de la barrera hematoencefálica mediada por ultrasonidos”, concluye Aaron.


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