Funcionamiento de la 'ventana al cerebro'. Fuente: UCR.
Investigadores de la Universidad de California en Riverside (UCR, EE.UU.) y de México han llevado más cerca de la realidad su idea de una "Ventana al Cerebro" en forma de implante de cráneo transparente, a través de los resultados de dos estudios que se publicarán en Lasers in Surgery and Medicine y Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine.
El implante, en fase de desarrollo, que, literalmente, ofrece una "ventana al cerebro", permitirá a los médicos aplicar tratamientos mínimamente invasivos, basados en láser, para pacientes con trastornos neurológicos que amenazan la vida, tales como cánceres cerebrales, lesiones cerebrales traumáticas, enfermedades neurodegenerativas y accidentes cerebrovasculares.
Los estudios ponen de manifiesto tanto la biocompatibilidad del material del implante como su capacidad para soportar las infecciones bacterianas.
El proyecto está dirigido por Guillermo Aguilar, profesor de ingeniería mecánica en la UCR, y Santiago Camacho-López, del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (Cicese, México). Según informa UCR Today, comenzó cuando Aguilar y su equipo desarrollaron una versión transparente del material zirconia estabilizada con itria (YSZ), el mismo producto cerámico utilizado en implantes de cadera y coronas dentales.
Usando esto como implante en forma de ventana, el equipo espera que los médicos serán capaces de dirigir tratamientos basados en láser a los cerebros de los pacientes a demanda y sin tener que realizar craneotomías repetidas, que son altamente invasivas.
La dureza interna de YSZ, que es más resistente al impacto que los materiales a base de vidrio desarrollados por otros investigadores, también lo hace el único implante de cráneo transparente que puede ser utilizado en seres humanos.
El implante, en fase de desarrollo, que, literalmente, ofrece una "ventana al cerebro", permitirá a los médicos aplicar tratamientos mínimamente invasivos, basados en láser, para pacientes con trastornos neurológicos que amenazan la vida, tales como cánceres cerebrales, lesiones cerebrales traumáticas, enfermedades neurodegenerativas y accidentes cerebrovasculares.
Los estudios ponen de manifiesto tanto la biocompatibilidad del material del implante como su capacidad para soportar las infecciones bacterianas.
El proyecto está dirigido por Guillermo Aguilar, profesor de ingeniería mecánica en la UCR, y Santiago Camacho-López, del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (Cicese, México). Según informa UCR Today, comenzó cuando Aguilar y su equipo desarrollaron una versión transparente del material zirconia estabilizada con itria (YSZ), el mismo producto cerámico utilizado en implantes de cadera y coronas dentales.
Usando esto como implante en forma de ventana, el equipo espera que los médicos serán capaces de dirigir tratamientos basados en láser a los cerebros de los pacientes a demanda y sin tener que realizar craneotomías repetidas, que son altamente invasivas.
La dureza interna de YSZ, que es más resistente al impacto que los materiales a base de vidrio desarrollados por otros investigadores, también lo hace el único implante de cráneo transparente que puede ser utilizado en seres humanos.
El equipo de investigadores. Fuente: UCR.
Dos exploraciones
Las dos investigaciónes recientes apoyan aún más que el YSZ sea una alternativa prometedora para los implantes craneales disponibles.
El estudio de Lasers in Surgery and Medicine demuestra cómo el uso de YSZ transparente puede permitir a los médicos combatir infecciones bacterianas, que son una de las razones principales del fracaso de los implantes craneales.
En estudios de laboratorio, los investigadores trataron infecciones por E-Coli dirigiendo luz láser a través del implante sin tener que sacarlo y sin dañar los tejidos circundantes.
"Estas infecciones son especialmente difíciles de tratar debido a que muchos antibióticos no penetran la barrera hematoencefálica", dice Devin Binder, neurocirujano y neurólogo en la Escuela de Medicina de la UCR y colaborador en el proyecto.
El otro estudio, publicado en Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, exploró la biocompatibilidad de YSZ en un modelo animal: se integró en el tejido del huésped sin causar una respuesta inmune u otros efectos adversos.
"Se observó que YSZ es de hecho más biocompatible que los materiales disponibles en la actualidad, tales como polímeros de titanio o de termo-plástico" dice Aguilar .
En los trabajos han participado también la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (Inaoie) de Puebla (también de México). Yasaman Damestani, estudiante de posgrado en el laboratorio de Aguilar, fue el autor principal de los estudios.
El objetivo a largo plazo del equipo es ver que la tecnología se convierta en el estándar de la atención para los pacientes con trastornos cerebrales que podrían beneficiarse de los tratamientos basados en láser.
Las dos investigaciónes recientes apoyan aún más que el YSZ sea una alternativa prometedora para los implantes craneales disponibles.
El estudio de Lasers in Surgery and Medicine demuestra cómo el uso de YSZ transparente puede permitir a los médicos combatir infecciones bacterianas, que son una de las razones principales del fracaso de los implantes craneales.
En estudios de laboratorio, los investigadores trataron infecciones por E-Coli dirigiendo luz láser a través del implante sin tener que sacarlo y sin dañar los tejidos circundantes.
"Estas infecciones son especialmente difíciles de tratar debido a que muchos antibióticos no penetran la barrera hematoencefálica", dice Devin Binder, neurocirujano y neurólogo en la Escuela de Medicina de la UCR y colaborador en el proyecto.
El otro estudio, publicado en Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, exploró la biocompatibilidad de YSZ en un modelo animal: se integró en el tejido del huésped sin causar una respuesta inmune u otros efectos adversos.
"Se observó que YSZ es de hecho más biocompatible que los materiales disponibles en la actualidad, tales como polímeros de titanio o de termo-plástico" dice Aguilar .
En los trabajos han participado también la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (Inaoie) de Puebla (también de México). Yasaman Damestani, estudiante de posgrado en el laboratorio de Aguilar, fue el autor principal de los estudios.
El objetivo a largo plazo del equipo es ver que la tecnología se convierta en el estándar de la atención para los pacientes con trastornos cerebrales que podrían beneficiarse de los tratamientos basados en láser.
Referencias bibliográficas:
Yasaman Damestani, Natalie De Howitt, David L. Halaney, Javier E. Garay, Guillermo Aguilar: Evaluation of laser bacterial anti-fouling of transparent nanocrystalline yttria-stabilized-zirconia cranial implant. Lasers in Surgery and Medicine (2016). DOI: 10.1002/lsm.22558.
Yasaman Damestani, Diego E. Galan-Hoffman, Daniel Ortiz, Pedro Cabrales y Guillermo Aguilar: Inflammatory response to implantation of transparent nanocrystalline yttria-stabilized zirconia using a dorsal window chamber model. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (2016). DOI:10.1016/j.nano.2016.04.009.
Yasaman Damestani, Natalie De Howitt, David L. Halaney, Javier E. Garay, Guillermo Aguilar: Evaluation of laser bacterial anti-fouling of transparent nanocrystalline yttria-stabilized-zirconia cranial implant. Lasers in Surgery and Medicine (2016). DOI: 10.1002/lsm.22558.
Yasaman Damestani, Diego E. Galan-Hoffman, Daniel Ortiz, Pedro Cabrales y Guillermo Aguilar: Inflammatory response to implantation of transparent nanocrystalline yttria-stabilized zirconia using a dorsal window chamber model. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (2016). DOI:10.1016/j.nano.2016.04.009.