2022-07-03Un implante electrónico blando que ‘enfría’ el dolor
SINC |Un dispositivo de refrigeración miniaturizado y flexible ha demostrado su eficacia como analgésico de precisión. El sistema, desarrollado por un equipo de investigadores de EE UU, se ha probado en ratas con dolor neuropático.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 implante, biocompatible y soluble en agua, funciona envolviendo suavemente los nervios para proporcionar un enfriamiento preciso y dirigido que los adormece y bloquea 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 ya no es necesario, se absorbe de forma natural en el cuerpo.
El dispositivo, biocompatible y soluble en agua, funciona envolviendo suavemente los nervios para proporcionar un enfriamiento preciso y dirigido que los adormece y bloquea las señales de dolor que llegan al cerebro
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 colocar el implante 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”.
Está fabricado con materiales hidrosolubles y biocompatibles, es reabsorbible (es decir, se degrada), por lo que no es necesaria una cirugía para extraerlo
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 julio, 2022)
El Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC) es la primera agencia pública de ámbito estatal especializada en información sobre ciencia, tecnología e innovación en español. Fue puesta en marcha por la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología en el año 2008. El equipo de SINC produce noticias, reportajes, entrevistas y materiales audiovisuales (vídeos, fotografías, ilustraciones e infografías).
2023-03-14
Nuevo método acelera la recuperación de datos en grandes bases de datos
Los investigadores utilizaron el aprendizaje automático para crear funciones hash más rápidas y eficientes, que son un componente clave de las bases de datos.
2023-03-09
Nuevo Doble Grado ADE Global BBA e IA para Negocios
EADA lanza el Doble Grado Global BBA-ADE y Grado en Inteligencia Artificial (IA) para Negocios dirigido a participantes que quieren estar totalmente preparados para liderar el mundo de los negocios actual, que cada vez requiere de más datos y programación.
2023-03-01
De la silla de ruedas a caminar: este exoesqueleto demuestra que la tecnología inclusiva ha dado pasos de gigante
El MWC 2023 ya nos ha dado novedades muy interesantes como las gafas de realidad aumentada de Xiaomi, una tableta de ZTE que nos muestra contenido en 3D sin necesitar gafas o el Realme GT3 y su carga literalmente insuperable en velocidad. En novedades de dispositivos, el congreso de este año no ha decepcionado.
2023-03-01
Robots inventores imitarán la forma de crear herramientas de los humanos primitivos
El proyecto Metatool, liderado por el investigador Pablo Lanillos, aúna robótica, arqueología y neurociencia. Él y su equipo están probando autómatas que se perciben a sí mismos para que desarrollen nuevos utensilios desde cero y, de esta forma, comprender el proceso que iniciaron los homínidos hace 3 millones de años.
2023-02-28
La tecnología de decisión de aeronaves autónomas de la NASA obtiene una prueba urbana simulada
Las ciudades son lugares complicados para volar. Los edificios altos, los microclimas locales, los vientos fuertes y otros factores presentan desafíos, tanto conocidos como impredecibles, para los vehículos aéreos actuales y futuros. Pero crear nuevas soluciones de movilidad aérea para mover personas y carga requerirá abordar esos desafíos. Y ahí es donde el proyecto Data & Reasoning Fabric (DRF) de la NASA puede ayudar.
2023-02-25
Robots más eficientes para tareas cotidianas
Muchos de los drones que existen hoy se utilizan en actividades de vigilancia, ya que tienen la capacidad de verificar el acceso de un lugar, aunque esté restringido; a este tipo de tecnología se le conoce como “robótica disruptiva”. Algunos de estos prototipos se presentaron en el seminario “Transpórtate al futuro con robótica disruptiva”, organizado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL).
