Un equipo internacional de investigadores, con una importante participación española, diseña un filtro que bloquea la luz UV-azul y emite luz roja que evita la muerte celular y promueve la regeneración de células de la retina. El Instituto Oftalmológico Fernández-Vega (IOFV), la Fundación de Investigación Oftalmológica (FIO), el Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias (ITMA) y la Universidad de Oxford han publicado el hallazgo en la revista científica Optical Materials. Es el primer paso hacia una gafa terapéutica.

El Instituto Oftalmológico Fernández-Vega (IOFV), la Fundación de Investigación Oftalmológica (FIO), el Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias (ITMA) y la Universidad de Oxford han publicado el hallazgo en la revista científica Optical Materials. El trabajo analiza los beneficios de un filtro que no solo bloquea la luz nociva (como ocurre hasta ahora), sino que además la transforma en luz beneficiosa para la retina. El hallazgo puede servir para diseñar lentes neuroprotectoras y terapéuticas para pacientes con glaucoma y DMAE.

Las investigaciones se han llevado a cabo en el marco del proyecto “RETINETA: Desarrollo de nanomateriales luminiscentes para neuroprotección y nanoterapia de patologías en un modelo experimental de daño retiniano por luz”, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad, dentro del Programa Retos-Colaboración. En el estudio han participado los doctores Amador Menéndez Velázquez, investigador del Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias y los investigadores del Instituto Universitario Fernández-Vega Susana del Olmo Aguado, Claudia Núñez Álvarez,  Andrés Fernández-Vega Cueto-Felgueroso, Jesús Merayo Lloves y Neville N. Osborne, este último también catedrático de la Universidad de Oxford.

Luz azul frente a luz roja

La luz ultravioleta y la azul tienen diferentes efectos en el ojo. En el caso de la luz azul, puede dañar las células de la retina, siendo un factor de riesgo añadido en glaucoma, DMAE y otras patologías que pueden derivar en ceguera. Por el contrario, diferentes estudios llevados a cabo por el Grupo de Investigación de Neurobiología de la Retina de la Fundación de Investigación Oftalmológica del Instituto Oftalmológico Fernández-Vega ponen de manifiesto que la luz con longitudes de onda comprendidas entre el rojo y el infrarrojo cercano tiene efectos beneficiosos, estimulando la supervivencia de las células de la retina.

Según explica el Prof. Neville N. Osborne, investigador principal de la Fundación de Investigación Oftalmológica (FIO), la luz azul sin filtrar, interacciona con ciertos pigmentos presentes en la retina, pudiendo llegar a dañarla. Por el contrario, la luz roja estimula los tejidos y tiene el potencial de contrarrestar esos daños. Por eso, se planteó la hipótesis de que modular las cantidades de luz roja podría ser beneficioso para ciertos pacientes: personas con glaucoma, degeneración macular asociada a la edad (DMAE) y retinopatía diabética, añade.

La Dra. Susana del Olmo, investigadora principal en la línea de investigación de Retina de la Fundación de Investigación Oftalmológica, apunta que la luz azul puede incrementar el daño en células de la retina que ya están afectadas a causa de una enfermedad, ya que se ha asociado con estrés oxidativo y daño celular. “En enfermedades donde ya existe una susceptibilidad celular, el efecto de la incidencia de la luz azul sobre éstas puede suponer un factor de riesgo añadido”, advierte.

Por el contrario, la absorción de determinadas longitudes de onda del espectro del rojo hace que se produzca un incremento en la funcionalidad de las células y de su supervivencia.

“El incremento de la esperanza de vida de la población hace prever que la prevalencia de estas patologías aumente. Además, desde un plano teórico, otras patologías oculares relacionadas con el envejecimiento y la disfunción mitocondrial podrían verse potencialmente beneficiadas”, razona la especialista.

Nuevo filtro terapéutico

Según explica el Dr. Amador Menéndez, científico de ITMA y autor principal del artículo, el filtro desarrollado bloquea la luz UV-azul y en vez de perderla – como haría un filtro convencional – la convierte al rojo-IR cercano, y lo hace sin alterar significativamente la calidad visual. Para el desarrollo del filtro oftálmico se hace uso de nanomateriales luminiscentes, que absorben y posteriormente reemiten la luz.

«El uso de filtros no es nuevo en oftalmología, pero hasta la fecha se hacía uso de filtros puramente absortivos (que bloquean la luz y la pierden en forma de calor) o cristales fotónicos (que reflejan luz de ciertas longitudes de onda). Con este nuevo tipo de filtros – conocidos como filtros luminiscentes – se consigue una redistribución espectral de la luz con el potencial doble efecto neuroprotector (al bloquear la nociva luz UV-azul) y terapéutico (al proporcionar cantidad extra de luz roja-IR cercana, que estimula la regeneración de las células de la retina)», señala el experto en nanofotónica.

En los experimentos biológicos se ha hecho incidir luz UV-azul sobre células de la retina, con y sin filtro entre la fuente lumínica y las células retinianas en cultivo. El filtro bloquea la luz UV-azul, logrando una atenuación de la muerte celular del 42%. Asimismo, la luz roja adicional emitida por el filtro (tras la conversión espectral) logra un incremento de la viabilidad celular (o porcentaje de células que sobreviven) del 12%.

Las gafas del futuro

Este filtro podría incorporarse a una gafa, ejerciendo así efectos neuroprotector y terapéutico y sin alterar significativamente la calidad de la visión.

El oftalmólogo e investigador Andrés Fernández-Vega Cueto-Felgueroso señala que esta investigación nace con la idea de ofrecer una ayuda de valor añadido a los tratamientos actuales. La aplicación futura más directa es su aplicación en lentes oftálmicas.

“Hasta la fecha, los tratamientos disponibles consisten en fármacos y procedimientos quirúrgicos. También existen ayudas ópticas consistentes en filtros que bloquean de manera selectiva determinadas longitudes de onda, pero son únicamente filtros absortivos. La capacidad del filtro descrito de convertir las longitudes de onda tóxicas en longitudes de onda beneficiosas, aportaría a las células afectadas un estímulo extra beneficioso para su integridad y funcionalidad, de una manera sencilla y no invasiva”, apunta.

Según el investigador, el hallazgo es un paso importante para proporcionar una terapia complementaria a los tratamientos actuales que ayuden a mejorar el pronóstico de estas enfermedades. “El poder ofrecerlo de una manera sencilla y no invasiva, podría repercutir en una mejora en la calidad de vida de los pacientes”, concluye.

El Prof. Osborne añade que la modulación de la luz a la cual está expuesta la retina podría tener una relevancia particular para las personas que padecen enfermedades de la retina. “La hipótesis es que el empleo de lentes capaces de modular la luz reduciría el daño de la luz azul e incrementaría la exposición a la luz roja, ralentizando la progresión de la enfermedad en prácticamente todas las dolencias que afectan a la retina”, afirma.

Sobre la FIO

La Fundación de Investigación del Instituto Oftalmológico Fernández-Vega, con una superficie dedicada de más de 1250 m2 en la ciudad de Oviedo, cuenta con más de 30 investigadores de gran prestigio internacional; tiene multitud de artículos científicos publicados en las más prestigiosas revistas del sector, la mayoría de ellas internacionales y cuenta con varias patentes.

Asimismo, su adscripción a la Universidad de Oviedo, constituyendo el Instituto Universitario Fernández-Vega, permite profundizar en el conocimiento de los mecanismos moleculares, bioquímicos, celulares, genéticos, fisiopatológicos y epidemiológicos de las enfermedades y

problemas de salud y establecer estrategias para su prevención y tratamiento, a la vez que proporciona una oferta formativa de grado y postgrado, consolidando al Instituto Oftalmológico Fernández-Vega como un referente en el campo de la oftalmología internacional.

Este proyecto en cuestión se suma a los que está desarrollando actualmente la FIO con sus grupos de investigación especializados en superficie ocular, neurobiología de la retina y glaucoma

Sobre el ITMA

La Fundación ITMA es un centro tecnológico de materiales ubicado en el Principado de Asturias que desarrolla las siguientes actividades: proyectos de investigación y desarrollo en productos y procesos, servicios tecnológicos de laboratorio y evaluación de la conformidad, así como nuevos productos y procesos de base tecnológica, que puedan ser utilizados en el establecimiento de nuevas áreas de actividad económica y empresarial.

Los mercados a los que se dirige su oferta tecnológica son: Aceros y Aleaciones, Cerámica, Refractarios y Materias Primas, Plásticos y Materiales Activos, y tres áreas con enfoque transversal, Ingeniería, Superficies y Servicios Tecnológicos y, que abordan desde el dominio de estas dos disciplinas todos los mercados anteriores tanto individualmente como de forma conjunta con el resto de áreas.

La Unidad de Materiales Fotoactivos se centra en el diseño de nanomateriales y dispositivos para la captura, guía y manipulación de luz. Ello ha permitido a sus miembros adquirir amplia experiencia en el campo de la nanofotónica y en conceptos novedosos, como el de sistemas luminiscentes, que encuentran aplicación en el campo de la oftalmología, energía e iluminación, entre otros.

Imágenes: Instituto Oftalmológico Fernández-Vega