Tecnología de grafeno para obtener datos en tiempo real sobre la vulnerabilidad neuronal tras un ictus
NEUROCIENCIAS Y TECNOLOGÍA.
Unos científicos han desarrollado una nueva tecnología basada en el grafeno que monitoriza el cerebro para conocer mejor qué sucede en este órgano después de un accidente cerebrovascular e identifica áreas en riesgo de sufrir daños adicionales.
Transistor de grafeno creado en esta línea de investigación y desarrollo. Imagen: IMB.
El equipo que ha desarrollado esta tecnología consta de expertos en neurociencia, en investigación sobre accidentes cardiovasculares, en ingeniería y en materiales avanzados, de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) en Barcelona, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB, dependiente del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España, y la empresa Multi Channel Systems en Alemania.
Cuando una persona sufre un ataque cerebrovascular isquémico, una obstrucción irrumpe el flujo sanguíneo a una parte del cerebro. Sin embargo, el daño no se detiene de inmediato. Unas ondas de actividad eléctrica alterada, conocidas como despolarizaciones corticales propagadas, se desplazan por el cerebro lesionado y pueden causar daños adicionales. Hasta ahora, ha resultado difícil medir estas señales con precisión, ya que las tecnologías existentes no son capaces de captar los cambios eléctricos extremadamente lentos que intervienen en el proceso.
Mediante el uso de sensores de grafeno de alta sensibilidad colocados en el cerebro, los científicos lograron registrar estas ondas eléctricas con un nivel de detalle sin precedentes. Descubrieron que la forma de las señales eléctricas revelaba información importante sobre el estado del tejido cerebral circundante. Las señales permitían distinguir entre tejido relativamente sano, tejido en riesgo y tejido ya gravemente afectado. Estas pruebas se realizaron en modelos de ratón.
Asimismo, los investigadores hallaron que estas señales podían predecir cómo respondería el flujo sanguíneo a la onda eléctrica. En el tejido más sano, el flujo sanguíneo aumentaba para ayudar al cerebro a recuperarse del suceso, mientras que en el vulnerable el flujo podía disminuir aún más, agravando la lesión.
El equipo demostró que estas respuestas perjudiciales podían modificarse mediante el uso de una dosis baja de ketamina, un fármaco ya utilizado en medicina. La ketamina redujo la duración de las ondas eléctricas dañinas, transformó la respuesta del flujo sanguíneo asociada (pasando de una vasoconstricción potencialmente nociva a una vasodilatación) y disminuyó la extensión total del daño cerebral.
Los resultados sugieren que la monitorización cerebral basada en grafeno podría ofrecer algún día a la comunidad médica una ventana en tiempo real al estado del tejido cerebral durante un accidente cerebrovascular. Esto ayudaría a identificar a los pacientes con mayor riesgo de sufrir lesiones adicionales y respaldaría el desarrollo de nuevos tratamientos destinados a proteger el cerebro y mejorar la recuperación.
“En términos generales, el estudio demuestra cómo las tecnologías de vanguardia no solo pueden mejorar la forma en que se mide la actividad cerebral, sino también revelar información nueva e importante sobre cómo se desarrollan las lesiones cerebrales y cómo podrían tratarse”, explica Rob Wykes, de la Universidad de Manchester.
“Registrar las frecuencias bajas sigue siendo un reto con las tecnologías actuales. Llevamos años desarrollando nuestra tecnología basada en grafeno, cuyos primeros resultados publicamos en 2018, y el reto ha sido estandarizarla y madurarla para su uso en estudios preclínicos de relevancia”, señala Anton Guimerà-Brunet, investigador del CSIC en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona.
El equipo expone los detalles técnicos de su logro en la revista académica Brain, bajo el título “Perfusion-dependent spreading depolarization signatures identify tissue vulnerability in stroke”. El primer firmante del trabajo es Samuel Flaherty, de la Universidad de Manchester. (Fuente: CSIC).
Sitio Fuente: NCYT de Amazings