El implante de tejidos y órganos 'cyborgs' es posible con nanotecnología

El día en el que transistores implantados en el cuerpo nos ayuden a vivir podría estar cerca.

Un grupo de científicos trabaja en una empresa futurística de diseño de tejidos para desarrollar mejores soluciones para los órganos dañados o perdidos. Publicaron sus descubrimientos en la revista Nature Materials esta semana.

La idea es que puedas crear tejido o un órgano entero, implantarlo en el cuerpo, y mantener registros de factores como la inflamación, el rechazo y otros indicadores de salud, dijo Robert Langer, coautor del estudio y profesor en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos.

"Ésta es una forma de crear un órgano y al mismo tiempo monitorear qué tan bien va a través de los biosensores", dijo Langer.

Otros grupos de científicos trabajan en cultivar órganos fuera del cuerpo. En junio de 2011, un paciente recibió una  tráquea sintética creada con sus células madre y sin tejido de ningún donante .

Pero el grupo de Langer ha dado un nuevo giro al cultivo de órganos, al incorporar nanocables de silicio. Estos cables, con diámetros aproximadamente 1,000 veces más pequeños que el de un cabello humano, tienen una sensibilidad eléctrica fina, capaz de detectar menos de una milésima de un watt de potencia.

Esta investigación aún se encuentra en sus primeras etapas; está lejos de ser viable para hospitales. El siguiente paso es probarla en animales, y eventualmente humanos. Estas pruebas tomarán "varios años", dijo Langer.

Hacer un órgano cyborg en esta forma involucra construir un andamiaje de polímero con nanocables de silicio embebidos. Posteriormente, las células son "sembradas" en esta estructura de forma similar a como el pasto crece de las semillas.

Cuando se les coloca en un biorreactor, más células crecen en la estructura para formar el tejido u órgano deseado. En este estudio, los científicos  construyeron con éxito tejido cardiaco , neural y muscular.

Con el tejido cardiaco, los investigadores utilizaron los sensores para examinar la respuesta a la sustancia llamada noradrenalina, que puede acelerar el ritmo cardiaco.

A través de los sensores, los científicos pudieron monitorear cambios en el pH de los vasos sanguíneos que también desarrollaron.

Con más tecnología e investigación, dijo Langer, los tejidos podrían programarse para liberar un medicamento en respuesta a acontecimientos negativos como la inflamación.

Todo esto puede sonar complicado, pero Langer espera que si la tecnología se convierte en algo común en los pacientes humanos, sea más barata que un trasplante de corazón y evitará las largas estancias en los hospitales asociadas con este tipo de procedimientos.

La tecnología parece ser muy prometedora, dijo el médico Anthony Atala, director del Instituto Wake Forest para Medicina Regenerativa, en Estados Unidos, quien no estuvo involucrado en el estudio. Atala está al frente del diseño de tejido regenerativo y dirigió un estudio el año pasado que  construyó uretras para cinco pacientes jóvenes , a partir de sus propias células.

Hay investigaciones previas sobre los nanocables y andamiajes, pero tener nanocables a lo largo de la estructura permite obtener información en tiempo real sobre el desempeño de los tejidos y órganos diseñados.

"Uno podría prever, con base en la funcionalidad de estos órganos. Es como tener una mini UCI (unidad de cuidado intensivo) justo en el sitio del tejido diseñado o del órgano implantado", dijo Atala.

Cada vez más, los  cultivos tridimensionales  son utilizados para estudios de proyección de medicamentos y como modelos antes de investigaciones en animales, señaló Ravi Bellamkonda, de la unidad de Bioingeniería en el Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech), en Estados Unidos, quien no estuvo involucrado en este nuevo estudio. La tecnología de nanocables también podría ayudar a los científicos a monitorear la respuesta celular en este tipo de experimentos. 

Sin embargo, se desconoce si es posible obtener información de múltiples puntos en la estructura tridimensional o si la tecnología podría ser implementada en andamiajes implantables, dijo Bellamkonda. La tecnología no ha sido probada en animales.

Hasta ahora, los científicos creen que los materiales involucrados en los sensores son seguros para el cuerpo, dijo Langer. Él también trabaja en tecnologías a nanoescala para  intentar afectar a los tumores y evitar los efectos secundarios  de los medicamentos actuales contra el cáncer.

En febrero, Langer y sus colegas publicaron  en la revista Science Translational Medicine  los resultados de una prueba clínica que involucra un microchip implantado.

Los implantes programables administraron exitosamente un medicamento contra la osteoporosis a siete mujeres, sin efectos secundarios negativos. Este estudio fue realizado a través de la empresa que Langer cofundó, MicroCHIPS, Inc. Tanto esta como otra investigación sugieren que poner particularmente estos  elementos químicos en el cuerpo es seguro .

Algún día, la idea de "laboratorio en un chip" podría combinarse con el concepto de tejido diseñado de nanosensores, dijo el coautor del estudio, Daniel Kohane, de la Universidad Harvard, en Estados Unidos. El chip respondería a los efectos eléctricos del tejido diseñado, administrando ciertas dosis de medicamentos en consecuencia.

Por ahora, todo eso está en el futuro.