Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Brown sugiere que las nanopartículas de oro, fragmentos microscópicos de oro miles de veces más delgados que un cabello humano, podrían usarse algún día para ayudar a restaurar la visión en personas con degeneración macular y otros trastornos retinianos.
En un estudio publicado en la revista ACS nano y respaldado por los Institutos Nacionales de Salud, el equipo de investigación mostró que las nanopartículas inyectadas en la retina pueden estimular con éxito el sistema visual y restaurar la visión en ratones con trastornos retinianos. Los hallazgos sugieren que un nuevo tipo de sistema de prótesis visual en el que las nanopartículas, utilizadas en combinación con un pequeño dispositivo láser usado en un par de gafas o gafas, podrían ayudar a las personas con trastornos retinianos a ver nuevamente.
«Este es un nuevo tipo de prótesis retiniana que tiene el potencial de restaurar la visión perdida de la degeneración retiniana sin requerir ningún tipo de cirugía complicada o modificación genética», dijo Jiarui Nie, un investigador postdoctoral de los Institutos Nacionales de Salud que dirigieron la investigación mientras completaba su Ph.D. en Brown. «Creemos que esta técnica podría transformar los paradigmas de tratamiento para las condiciones degenerativas retinianas».
Nie realizó el trabajo mientras trabajaba en el laboratorio de Jonghwan Lee, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería de Brown y afiliada de la facultad en el Instituto Carney de Ciencias de Brain de Brown, que supervisó el trabajo y se desempeñó como autor principal del estudio.
Los trastornos retinianos como la degeneración macular y la retinitis pigmentosa afectan a millones de personas en los Estados Unidos y en todo el mundo. Estas condiciones dañan las células sensibles a la luz en la retina llamadas fotorreceptores: las «varillas» y «conos» que convierten la luz en pequeños pulsos eléctricos. Esos pulsos estimulan otros tipos de células más arriba de la cadena visual llamada células bipolares y ganglionares, que procesan las señales de fotorreceptores y las envían al cerebro.
Este nuevo enfoque utiliza nanopartículas inyectadas directamente en la retina para evitar fotorreceptores dañados. Cuando la luz infrarroja se centra en las nanopartículas, generan una pequeña cantidad de calor que activa las células bipolares y ganglionares de la misma manera que lo hacen los pulsos fotorreceptores. Debido a que los trastornos como la degeneración macular afectan principalmente fotorreceptores mientras dejan intactos las células bipolares y ganglionares, la estrategia tiene el potencial de restaurar la visión perdida.
En este nuevo estudio, el equipo de investigación probó el enfoque de nanopartículas en retinas de ratones y en ratones vivos con trastornos retinianos. Después de inyectar una solución de nanopartículas líquidas, los investigadores utilizaron luz láser de infrarrojo cercano estampado para proyectar formas sobre las retinas. Usando una señal de calcio para detectar la actividad celular, el equipo confirmó que las nanopartículas eran emocionantes células bipolares y ganglionares en patrones coincidían con las formas proyectadas por el láser.
Los experimentos mostraron que ni la solución de nanopartículas ni la estimulación láser causaron efectos secundarios adversos detectables, como lo indican los marcadores metabólicos para la inflamación y la toxicidad. Usando sondas, los investigadores confirmaron que la estimulación láser de las nanopartículas causó una mayor actividad en las cortezas visuales de los ratones, una indicación de que el cerebro transmitía y procesaba señales visuales previamente ausentes. Eso, según los investigadores, es una señal de que la visión había sido restaurada al menos parcialmente, una buena señal para traducir potencialmente una tecnología similar a los humanos.
Para uso humano, los investigadores imaginan un sistema que combina las nanopartículas con un sistema láser montado en un par de gafas o gafas. Las cámaras en las gafas recopilarían datos de imágenes del mundo exterior y los usarían para impulsar el patrón de un láser infrarrojo. Los pulsos láser luego estimularían las nanopartículas en las retinas de las personas, lo que les permite ver.
El enfoque es similar al aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos para el Uso Humano hace unos años. El enfoque anterior combinó un sistema de cámara con una pequeña matriz de electrodos que se implantó quirúrgicamente en el ojo. El enfoque de nanopartículas tiene varias ventajas clave, según NIE.
Para empezar, es mucho menos invasivo. A diferencia de la cirugía, «una inyección intravítrea es uno de los procedimientos más simples en oftalmología», dijo Nie.
También hay ventajas funcionales. La resolución del enfoque anterior estaba limitada por el tamaño de la matriz de electrodos: aproximadamente 60 píxeles cuadrados. Debido a que la solución de nanopartículas cubre toda la retina, el nuevo enfoque podría cubrir el campo de visión completo de alguien. Y debido a que las nanopartículas responden a la luz infrarroja casi en lugar de la luz visual, el sistema no necesariamente interfiere con ninguna visión residual que una persona pueda retener.
Se debe hacer más trabajo antes de que el enfoque pueda probarse en un entorno clínico, dijo Nie, pero esta investigación temprana sugiere que es posible.
«Mostramos que las nanopartículas pueden permanecer en la retina durante meses sin toxicidad importante», dijo Nie sobre la investigación. «Y demostramos que pueden estimular con éxito el sistema visual. Eso es muy alentador para futuras aplicaciones».
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Ojos de los Institutos Nacionales de Salud (R01EY030569), la Beca de Becas de Becas China, la Beca de la Misión Cultural de Arabia Saudita y el Programa de Proyectos Alchemist de Corea del Sur (RS-2024-00422269). Los coautores también incluyen al profesor Kyungsik Eom de la Universidad Nacional de Pusan, al profesor Brown Tao Lui, así como a los estudiantes de Brown Hafithe M. Al Ghosain, Alexander Neifert, Aaron Cherian, Gaia Marie Gerbaka y Kristine Y. Ma.
