Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Brown (Rhode Island) sugiere que las nanopartículas de oro — diminutas partículas miles de veces más delgadas que un cabello humano — podrían usarse en el futuro para ayudar a restaurar la visión en personas con degeneración macular y otros trastornos de la retina.
En un estudio publicado en la revista ACS Nano y respaldado por el InstitutosNacional de Salud de EE.UU. (NIH), el equipo de investigación demostró que las nanopartículas inyectadas en la retina pueden estimular con éxito el sistema visual y restaurar la visión en ratones con trastornos retinianos. Los hallazgos sugieren que un nuevo tipo de sistema de prótesis visual, que combine nanopartículas con un pequeño dispositivo láser integrado en unas gafas o visores, podría en el futuro ayudar a personas con enfermedades retinianas a volver a ver.
«Se trata de un nuevo tipo de prótesis retiniana con el potencial de restaurar la visión perdida por la degeneración de la retina sin necesidad de cirugía complicada ni modificación genética», explicó Jiarui Nie, investigadora posdoctoral en el NIH, quien lideró el estudio mientras completaba su doctorado en Brown. «Creemos que esta técnica podría transformar los tratamientos actuales para las enfermedades degenerativas de la retina».
Nie llevó a cabo este trabajo en el laboratorio de Jonghwan Lee, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería de Brown y afiliado del Instituto Carney para la Ciencia del Cerebro de la misma universidad, quien supervisó la investigación y fue el autor principal del estudio.
Trastornos retinianos como la degeneración macular y la retinosis pigmentaria afectan a millones de personas en EE.UU. y en todo el mundo. Estas enfermedades dañan las células fotosensibles de la retina, conocidas como fotorreceptores — los «bastones» y «conos» que convierten la luz en pequeños impulsos eléctricos. Estos impulsos estimulan a otros tipos de células más adelante en la cadena visual, como las células bipolares y ganglionares, que procesan las señales de los fotorreceptores y las envían al cerebro.
Este nuevo enfoque utiliza nanopartículas inyectadas directamente en la retina para eludir los fotorreceptores dañados. Cuando se aplica luz infrarroja sobre las nanopartículas, estas generan una pequeña cantidad de calor que activa las células bipolares y ganglionares de manera similar a como lo harían los impulsos de los fotorreceptores. Dado que enfermedades como la degeneración macular afectan principalmente a los fotorreceptores, pero dejan intactas las células bipolares y ganglionares, esta estrategia tiene potencial para restaurar la visión perdida.
En este nuevo estudio, el equipo probó el enfoque con nanopartículas en retinas de ratones y en ratones vivos con trastornos de retina. Tras inyectar una solución líquida con nanopartículas, los investigadores proyectaron formas sobre las retinas usando luz láser infrarroja cercana. Utilizando señales de calcio para detectar la actividad celular, el equipo confirmó que las nanopartículas excitaban a las células bipolares y ganglionares siguiendo los patrones proyectados por el láser.
Los experimentos mostraron que ni la solución con nanopartículas ni la estimulación láser provocaron efectos secundarios adversos detectables, según los marcadores metabólicos de inflamación y toxicidad. Usando sondas, los investigadores confirmaron que la estimulación láser de las nanopartículas aumentó la actividad en las cortezas visuales de los ratones, lo que indica que las señales visuales —antes ausentes— estaban siendo transmitidas y procesadas por el cerebro. Según los investigadores, esto es un indicio de que la visión fue al menos parcialmente restaurada, un buen augurio para una futura aplicación en humanos.
Para su uso en personas, los investigadores imaginan un sistema que combine las nanopartículas con un sistema láser montado en unas gafas o visores. Cámaras en las gafas capturarían imágenes del entorno y las convertirían en patrones proyectados con luz infrarroja. Los pulsos del láser estimularían así las nanopartículas en la retina, permitiendo a la persona ver.
Este enfoque es similar a otro que fue aprobado hace algunos años por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), el cual combinaba un sistema de cámara con una pequeña matriz de electrodos implantada quirúrgicamente en el ojo. Según Nie, la nueva propuesta con nanopartículas tiene varias ventajas clave.
Para empezar, es mucho menos invasiva. En lugar de cirugía, «una inyección intravítrea es uno de los procedimientos más simples en oftalmología», dijo Nie.
También hay ventajas funcionales. La resolución del enfoque anterior estaba limitada por el tamaño de la matriz de electrodos —aproximadamente 60 píxeles cuadrados—. Como la solución con nanopartículas cubre toda la retina, el nuevo enfoque podría potencialmente abarcar todo el campo visual de una persona. Además, como las nanopartículas responden a luz infrarroja en lugar de luz visible, el sistema no interfiere necesariamente con la visión residual que la persona aún pueda conservar.
Nie afirmó que aún queda trabajo por hacer antes de que el enfoque pueda probarse en un entorno clínico, pero que los resultados iniciales son prometedores.
«Demostramos que las nanopartículas pueden permanecer en la retina durante meses sin causar toxicidad significativa», dijo. «Y también demostramos que pueden estimular con éxito el sistema visual. Eso es muy alentador para aplicaciones futuras.»
Referencia: Intravitreally Injected Plasmonic Nanorods Activate Bipolar Cells with Patterned Near-Infrared Laser Projection
