Un equipo de neurocientíficos e ingenieros ha desarrollo un pequeño dispositivo implantable con el potencial de ayudar a las personas con problemas de vejiga a evitar el uso de medicamentos o estimuladores electrónicos. El dispositivo puede detectar la hiperactividad de la vejiga y utilizar la luz de diminutos LEDs biointegrados para inhibir el impulso de orinar.
El dispositivo ha sido probado en ratas de laboratorio y ha mostrado un gran potencial para que un futuro cercano puede ayudar a las personas que sufren de incontinencia o que sientan con frecuencia la necesidad de orinar. La investigación ha sido publicado recientemente en la revista científica “Nature”.
El síndrome de vejiga irritable o hiperactiva tiene relación con los problemas ocasionados por una necesidad urgente y repentina de orinar, y se trata de una patología bastante común. Durante aproximadamente 30 años, muchos de los problemas severos de vejiga han sido tratados con estimuladores que envían una corriente eléctrica al nervio que controla vejiga. Dichos implantes mejoran la incontinencia y la vejiga hiperactiva, pero también pueden interrumpir la señal nerviosa normal de otros órganos.
“Definitivamente, hay un beneficio para este tipo de estimulación nerviosa. Pero también hay algunos efectos secundarios fuera del objetivo del tratamiento que resultan de la falta de especificidad con los dispositivos más antiguos”, comenta Robert W. Gereau IV, profesor de Anestesiología de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington, y uno de los investigadores principales del estudio.
Gereau y sus colegas desarrollaron el nuevo dispositivo con la esperanza de prevenir tales efectos secundarios.
Durante un procedimiento quirúrgico menor, implanta un dispositivo similar a un cinturón y elástico alrededor de la vejiga. A medida que la vejiga se llena y se vacía, el cinturón se expande y se contrae. Los investigadores también inyectan proteínas llamadas opsinas en las vejigas de los animales. Estas opsinas son transportadas por un virus que se une a las células nerviosas en la vejiga, lo que las hace sensibles a la luz. Esto permite que los investigadores utilizan optogenética, el uso de la luz para controlar el comportamiento celular en tejidos vivos, para activar esas células.
Usando una comunicación Bluetooth para conectarse con una dispositivo de mano externo, los científicos pueden leer la información en tiempo real y, usando un algoritmo simple, detectar cuando la vejiga está llena, cuando está vacía y cual es la frecuencia de este vaciado.
“Cuando la vejiga se está vaciando con demasiada frecuencia, el dispositivo externo envía una señal que activa los micro-LED en el dispositivo en forma de “banda” de la vejiga, para que las luces brillen y activen las neuronas sensoriales de la misma. Eso reduce la actividad de estas neuronas y restaura las funciones normales de la vejiga”, explica Gereau.
El dispositivo, ensayado en el laboratorio en ratas, podría funcionar de la misma forma en la personas. Estos dispositivos tendrían que ser de mayor tamaño y podrían implantarse sin cirugía, utilizando catéteres para colocarlos a través de la uretra en la vejiga.
“Estamos entusiasmados con los resultados”, dijo John A. Rogers, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Northwestern, y otro de los investigadores principales del estudio. “Este ejemplo reúne los elementos claves de un sistema autónomo implantable que puede funcionar en sincronía con el cuerpo y mejorar la salud: un sensor biofísico de precisión de la actividad de los órganos; un medio no invasivo para modular esta actividad; un módulo sin batería de comunicación inalámbrica y finalmente algoritmos de analítica de datos para operación en circuito cerrado”.
Esta operación en circuito cerrado significa que el dispositivo puede administrar la terapia solo cuando detecta el problema. Una vez normalizado el comportamiento, los micro-LED se apagan y la terapia puede interrumpirse.
Los investigadores también creen que esta estrategia también podría usarse en otras partes del cuerpo, por ejemplo, para el tratamiento de dolores crónicos, o el uso de la luz para estimular que las células del páncreas secreten insulina. Un obstáculo del tratamiento involucra a los virus que se utilizan para obtener proteínas sensibles a la luz para unirse a las células en los órganos.
«Aún no sabemos si podemos lograr una expresión estable de las opsinas utilizando el enfoque viral y, lo que es más importante, si esto será seguro a largo plazo», dijo Gereau. «Ese problema debe evaluarse en modelos preclínicos y ensayos clínicos tempranos para garantizar que la estrategia sea completamente segura».
