Un implante electrónico blando que 'enfría' el dolor

Científicos liderados por la Universidad de Northwestern (EE UU) han desarrollado un dispositivo blando, miniaturizado e implantable, diseñado para 'enfriar' los nervios y proporcionar un alivio del dolor específico, a la carta, sin necesidad de fármacos.

El sistema, presentado esta semana en 'Science', está basado en tecnologías electrónicas flexibles y de microfluidos y ha sido probado con éxito en ratas.

El dispositivo, biocompatible y soluble en agua, funciona envolviendo suavemente los nervios para proporcionar un enfriamiento preciso y dirigido, adormeciéndolos y bloqueando las señales de dolor que llegan al cerebro. Una bomba externa permite al usuario activar el sistema a distancia y aumentar o disminuir su intensidad. Cuando el dispositivo ya no es necesario, se absorbe de forma natural en el cuerpo.

Los investigadores creen que este avance se podrá usar, por ejemplo, en pacientes que se someten a cirugías rutinarias o incluso a amputaciones que suelen requerir medicamentos tras la intervención. Los cirujanos podrían implantar el dispositivo durante la intervención para ayudar a controlar el dolor postoperatorio.

Al igual que poner hielo en una articulación o músculo dolorido, la aplicación selectiva de temperatura fría directamente en los nervios puede bloquear la conducción de las señales de dolor y proporcionar un alivio temporal. Sin embargo, hasta ahora, los mecanismos convencionales de enfriamiento de nervios eran voluminosos y rígidos, inespecíficos y con unos requisitos de potencia elevados, cualidades que impedían su uso clínico práctico.

Refrigeración específica

Para innovar en este ámbito, el equipo ha utilizado un sistema de transición de fase líquida a gaseosa dentro de canales microfluídicos en una banda elástica, que envuelve los nervios periféricos para proporcionar una refrigeración específica. Un sensor térmico de película fina integrado permite controlar la temperatura en tiempo real.

Según comenta el bioingeniero John A. Rogers de Northwestern que ha dirigido este desarrollo, "la tecnología que aquí se presenta aprovecha mecanismos que tienen algunas similitudes con los que hacen que los dedos se sientan entumecidos cuando están fríos. Nuestro implante permite que ese efecto se produzca de forma programable, directa y localmente en los nervios seleccionados, incluso en los que se encuentran en las profundidades de los tejidos blandos circundantes".

En su punto más ancho, el diminuto dispositivo solo mide 5 milímetros. Uno de sus extremos se enrolla en un manguito que envuelve suavemente un solo nervio, evitando la necesidad de suturas. Al dirigirse con precisión al nervio afectado, evita que las regiones circundantes se enfríen innecesariamente, lo que podría provocar efectos secundarios.

Alivio del dolor local y a demanda

Para probar su eficacia, los investigadores realizaron experimentos in vivo en modelos de rata con dolor neuropático y lograron enfriar de forma rápida y precisa los nervios periféricos, proporcionando un alivio del dolor local cuando sea necesario.

Aunque el nuevo sistema pueda parecer ciencia ficción, aprovecha un concepto sencillo y común que todo el mundo conoce: la evaporación. De forma similar a cómo la evaporación del sudor enfría el cuerpo, el dispositivo contiene un líquido refrigerante que se induce a evaporar en el lugar específico de un nervio sensorial.

"Al enfriar un nervio, las señales que viajan por él se vuelven cada vez más lentas y acaban por detenerse por completo", explica el coautor Matthew MacEwan de la Universidad de Washington en San Luis, y aclara: "Nos dirigimos específicamente a los nervios periféricos, que conectan el cerebro y la médula espinal con el resto del cuerpo. Son los nervios que comunican los estímulos sensoriales, incluido el dolor. Al aplicar un efecto de enfriamiento a solo uno o dos nervios seleccionados, podemos modular eficazmente las señales de dolor en una región específica".

Para inducir el efecto de enfriamiento, el dispositivo contiene diminutos canales de microfluidos. Un canal contiene el refrigerante líquido (perfluoropentano), que ya está aprobado clínicamente como agente de contraste para ultrasonidos y para inhaladores presurizados. Un segundo canal contiene nitrógeno seco, un gas inerte.

Cuando el líquido y el gas fluyen hacia una cámara compartida, se produce una reacción que hace que el líquido se evapore rápidamente. Simultáneamente, un pequeño sensor integrado controla la temperatura del nervio para garantizar que no se enfríe demasiado, lo que podría causar daños en los tejidos.

Los autores detallan que este implante está fabricado con materiales hidrosolubles y biocompatibles, es reabsorbible (es decir, se degrada), por lo que no es necesaria una cirugía para extraerlo.

Según señalan Shan Jiang y Guosong Hong, investigadores de Stanford en un artículo de opinión relacionado, la nueva tecnología “abre una vía prometedora en la creación de dispositivos analgésicos para el alivio del dolor en el largo plazo. El tratamiento del dolor es un problema de salud acuciante para muchas personas, que a menudo tienen que recurrir a opiáceos altamente adictivos y a veces mortales”.

Referencia:

Jonathan T.Reeder et al. 'Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves'. 'Science' (30 de junio, 2022)

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