Novo dispositivo injetável pode revolucionar o tratamento da doença de Parkinson: Uma Breve História da Sondagem do Cérebro

Imagem de campo brilhante que mostra o sistema eletrônico de malha a ser injetado através de  agulha de vidro micrômetro de diâmetro interno sub-100 em solução aquosa. Imagem cortesia de Lieber Research Group, da Universidade de Harvard

Jun 9, 2015 - Longe vão os dias de alto risco, da sondagem invasiva do cérebro, quando o cérebro era uma arena misteriosa que mal se podia tocar sem repercussões graves. Embora ainda seja o órgão mais complicado, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Harvard, desenvolveu um dispositivo eletrônico que é tão pequeno e flexível que pode ser injetado diretamente no cérebro, onde ele pode monitorar a atividade cerebral e, possivelmente, até mesmo doenças tratadas como Parkinson ou paralisia.

Os pesquisadores acreditam que este dispositivo seja revolucionário, observando que ele pode fazer muito dentro do corpo sem prejudicar o tecido ou causar quaisquer complicações - comprovadas, pelo menos em camundongos, por ora.

"Nós podemos entregar precisamente estes ultra-flexíveis eletrônicos através de uma injeção com seringa comum em praticamente qualquer tipo de material 3D macio", Charles Lieber, principal autor do estudo e um nanocientista e nano tecnólogo na Universidade de Harvard, disse ao LiveScience. "O processo de injeção eletrônica é ultraflexível sem apresentar nenhum dano nas estruturas pretendidas."

Para obtê-lo dentro do corpo de um rato, os pesquisadores primeiro criam andaimes como pequenas folhas planas que consistem em eletrodos de metal e fios de silicone. Em seguida, eles anexam sensores para essas malhas de metal e silicone, que são cerca de 90 por cento de espaço vazio. Estas malhas enrolam-se como um pergaminho quando colocadas em líquido, então elas podem ser injetadas através de pequenas seringas. Uma vez dentro do corpo, elas voltam à sua forma original, plana, para fazer seu trabalho.

Injetá-las em cérebros de ratos durante seus experimentos foi promissor, uma vez que causou pouco ou nenhum sangramento e gravou bem a atividade cerebral. Além disso, não há tecido cicatricial ou resposta do sistema imunológico após a injeção - mesmo meses depois. Este é o lugar onde este novo dispositivo pode revolucionar a cena de sondagem do cérebro, que tem sido amplamente atormentada com essas complicações, após implantes. Em última análise, se essas malhas forem bem sucedidas no corpo durante um longo período de tempo, os investigadores poderão encontrar formas de estimular a atividade do cérebro para tratar a doença de Parkinson ou outras desordens.

"Isso abre uma nova fronteira onde podemos explorar a interface entre estruturas eletrônicas e biologia", disse Lieber no comunicado de imprensa da Harvard. "Durante os últimos 30 anos, as pessoas fizeram melhorias incrementais em técnicas de microfabricação que nos permitiram fazer sondas rígidas menores e menores."

Uma Breve História das Sondas no cérebro

Esta pintura por Hieronymus Bosch descreve trepanação em ação - muitas vezes sujeitos ficaram acordados durante o procedimento.

Pré-História. Na verdade, começando, os seres humanos não têm muitas opções no estudo do cérebro. A trepanação antiga é possivelmente a forma mais crua e primitiva de "sondagem cerebral." Na verdade, é considerado o procedimento cirúrgico mais antigo que tem evidência arqueológica. Historicamente, a trepanação, que envolve a perfuração de um buraco no crânio, foi usada para deixar os demônios doentes a partir de uma pessoa que estava se comportando de forma anormal Mais tarde, as pessoas costumavam usar a trepanação para tratar enxaquecas, convulsões e distúrbios mentais - que é amplamente considerado uma pseudociência hoje.

1800. Após vários anos de pesquisa sobre os animais utilizando a técnica electroencefalográfica (EEG), o psiquiatra Hans Berger gravou o primeiro EEG humano em 1924. Embora a técnica não seja invasiva e não ser usada para o tratamento de doenças, que é uma ferramenta de diagnóstico que envolve cobrir o couro cabeludo do paciente com eletrodos que registram a atividade cerebral e a monitora. EEG são utilizados para identificar as convulsões e outros problemas neurológicos.

Na década de 1950, o Dr. José Delgado criou o Stimoceiver, um dispositivo que ele testou no cérebro de um touro que o cobrou a mudar de direção. O Stimoceiver foi uma partida de tipos anteriores de estimuladores cerebrais, que envolveu eletrodos implantados no cérebro que estavam conectados a equipamentos volumosos que gravaram a atividade cerebral. Este equipamento foi conhecido por causar infecções em pacientes e também limitar o movimento.

Este bebê tem um implante coclear, que é implantado cirurgicamente para fornecer audição.

1970. Os implantes cocleares, agora em uso por mais de 200.000 pessoas surdas, assistem os doentes na audição, alterando o som em sinais elétricos que são enviados para o nervo auditivo. Embora não sejam diretamente inseridos no cérebro, o implante é colocado no ouvido e ligado a um eléctrodo sobre o cérebro, o que estimula a audição.

A estimulação cerebral profunda - Mostrado neste X-Ray, a estimulação cerebral profunda envolve a implantação de "pacemakers cerebrais".

Em 1997, o FDA aprovou a estimulação cerebral profunda para tratar tremor essencial. Mais tarde, foi aprovado para tratar a doença de Parkinson, distonia, e até mesmo transtorno obsessivo-compulsivo. Durante a estimulação cerebral profunda, que tem sido utilizada para tratar a doença mental e doença de Parkinson com bastante sucesso, um neurocirurgião insere um eléctrodo através de uma pequena abertura no crânio e implantes de TI no cérebro. Em seguida, os impulsos eléctricos são enviados através do fio ao cérebro, que bloqueiam sinais eléctricos anormais associadas à doença de Parkinson. Isto ainda é um procedimento invasivo, no entanto, e, assim, não completamente ideal.

Em comparação com o potencial do novo dispositivo de Lieber, estes exemplos passados ​​de sondagem cerebral e monitoramento parecem ultrapassados. Com mais pesquisas e ensaios clínicos em seres humanos, Lieber acredita que será transformador.

"As técnicas existentes são relações brutas para a forma como o cérebro é com fio", disse Lieber no comunicado de imprensa. "Quer se trate de uma sonda de silício ou de polímeros flexíveis ... eles causam inflamação no tecido que requer mudança periodicamente da posição ou da estimulação. Mas com nossos produtos eletrônicos injetáveis, é como se eles não estivessem em tudo. Eles são um milhão de vezes mais flexíveis do que qualquer state-of-the-art eletrônicos flexíveis e têm tamanhos subcelulares característicos. Eles são o que eu chamo de "neuro-philicos.» - Eles realmente gostam de interagir com neurônios". (original em inglês, tradução Google, revisão Hugo). Fonte: Medical Daily.com, com links e imagens.

Novo tratamento com nanopartículas visa inverter os sintomas da doença de Parkinson

23 April 2015 - Pesquisadores indianos desenvolveram uma nova terapia para reverter os sintomas de Parkinson semelhantes em ratos e os pesquisadores acreditam que os resultados poderão um dia levar a uma nova terapia para pacientes humanos.

Os pesquisadores descobriram que a infusão de dopamina no cérebro pode aliviar os sintomas em modelos animais da doença.

"Nós projetamos neurotransmissores carregados de dopamina PLGA em nanopartículas (DA NPS) para entregar a dopamina para o cérebro", disseram Chaturvedi Rajnish Kumar e seus colegas do Instituto CSIR-indiano de Toxicologia Pesquisa em Lucknow, Uttar Pradesh.

Os pacientes que desenvolvem esta doença geralmente começam a experimentar sintomas na idade de cerca de 60 anos ou mais. Os pesquisadores observaram que, entre outras questões, às pessoas com Parkinson falta dopamina no cérebro.

A dopamina é um mensageiro químico que ajuda as células nervosas a se comunicar umas com as outras e está envolvida em movimentos normais do corpo. Níveis reduzidos causam os problemas de agitação e de mobilidade associados ao Parkinson.

Os sintomas podem ser aliviados em modelos animais da doença através da infusão do composto em seus cérebros.

Mas os pesquisadores ainda não descobriram como a melhorar a segurança da dopamina colocada diretamente no cérebro humano, que é protegido por um mecanismo chamado de barreira hemato-encefálica que impede a entrada de agentes patogénicos, bem como muitos medicamentos.

Os pesquisadores queriam encontrar uma maneira de superar este desafio.

Eles embalaram a dopamina em nanoparticulas biodegradáveis ​​que tenham sido utilizadas para administrar outras drogas terapêuticas para o cérebro.

As nanopartículas resultantes atravessaram a barreira hemato-encefálica em ratos, lançaram sua carga de dopamina durante vários dias e reverteu problemas de movimento dos roedores sem causar efeitos colaterais.

O estudo foi publicado na revista ACS Nano. (original em inglês, tradução Google, revisão Hugo) Fonte: Gadgets NDTV.

Tecnologia projetada para a indústria aeroespacial poderia melhorar a terapia de Parkinson

March 27th 2015 - Quando químico da Universidade Rice, Roberto Pasquali estabelece-se para criar fibras de nanotubos de carbono fortes e condutores, tinha aplicações aeroespaciais em mente. Mas descobriu-se suas fibras microscópicas também são boas em se comunicar com o cérebro, tornando-os um candidato ideal para terapias que tratam de doenças neurológicas como a doença de Parkinson. Pasquali disse: "... uma vez que [ele e sua equipe] tinha em sua mão, percebemos que eles tinham uma propriedade inesperada:. Elas são realmente suaves, muito parecidas com um fio de seda A sua combinação única de resistência, condutividade e suavidade as torna ideais para fazer a interface com a função elétrica do corpo humano. "

No momento, os eletrodos de metal duro são implantados no cérebro para o tratamento de Parkinson (eles entregam sinais elétricos para acalmar os tremores), mas eles não são realmente compatíveis com os tecidos moles do órgão. Estas fibras flexíveis são mais biocompatíveis - elas também são mais baratas e mantém uma melhor conexão elétrica. Além disso, os testes dos cientistas provam causar pouca inflamação e são tão estáveis ​​como a platina comercial utilizada em eletrodos.

O professor assistente Caleb Kemere, da Universidade Rice, que estuda a doença de Parkinson, acredita que essas fibras podem levar a dispositivos de tratamento de auto-regulação para os pacientes. Estes dispositivos serão capazes de ler os sinais a partir do cérebro, analisar a melhor quantidade de estimulação eléctrica necessária para acalmar tremores, numa base caso a caso e automaticamente administrar choques de eletricidade. Essa é a essência, do que de qualquer maneira: se você quiser ler o estudo da equipe em maior detalhe, coloque para fora o seu descodificador de jargão da ciência e confira o artigo sobre ACS Nano. (original em inglês, tradução Google, revisão Hugo) Fonte: Engadget.

Nanosistemas produtivos

25/07/2010 - Construção de máquinas produzidas futuramente na escala nano.

Habilite legendas em português

Referenciado ao post precedente.

Nanotecnologia / Fonte de luz 3D para o cérebro

26/11/2012 - Luz para o cérebro
Medicamentos podem alterar o funcionamento das células, mas de forma generalizada e sem nenhum controle temporal - não se pode desligar um medicamento se algo começar a dar errado.

Isso é possível com os implantes neurais, mas eles têm o inconveniente de usar eletrodos que, além de literalmente espetar o cérebro, atingem todos os tipos de células na região do implante.

As coisas podem ser um pouco mais seletivas, menos invasivas e mais controláveis com a optogenética, quando as células são ativadas por luz.

E poderá ficar ainda melhor com a criação de um microcomponente que permite disparar a luz para tipos específicos de células neurais em qualquer ponto de um espaço 3D do cérebro.

Interruptores de luz
Anthony Zorzos e seus colegas do MIT criaram "interruptores de luz" que prometem ajudar a entender melhor como o cérebro funciona e, no futuro, substituir os chips neurais por sensores e atuadores que disparem e coletem sinais para os neurônios de forma seletiva, usando diferentes cores de luz.

Iluminando áreas precisas do cérebro, os cientistas podem ativar ou desativar grupos específicos de neurônios para pesquisar doenças como epilepsia ou Mal de Parkinson.

"Você pode ver uma atividade neural no cérebro associada com comportamentos específicos. Mas isto é importante? Ou é simplesmente uma cópia passiva de uma atividade importante localizada em outro lugar?" pergunta o professor Edward Boyden, coordenador da pesquisa.

"Não há forma de saber a resposta se você ficar simplesmente olhando," acrescenta ele. (segue...) Fonte: Inovação Tecnológica.

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Implantes de titanio controlan Parkinson

Una científica mexicana de la UNAM ha desarrollado una nueva alternativa para reducir los síntomas de la enfermedad de Parkinson

México, D.F. a 11 de octubre 2012 - En el mundo se combate la enfermedad de Parkinson de muchas maneras, pero en México somos los pioneros trabajando con implantes de titanio que ayudan a controlar el flujo de dopamina para disminuir los síntomas de la enfermedad, dijo a SUMEDICO la doctora Patricia Vergara(*), investigadora de la Facultad de Medicina de la UNAM.

“Los implantes de titanio son reservorios de dos milímetros de diámetro, de forma esférica con una especie de panal de abeja en donde se acumulan las moléculas de dopamina que están bien protegidas para poder tener estabilidad, y son colocados en el cerebro del paciente para que, de esa manera, la inyección de dopamina sea regular”, explicó la investigadora.

La dopamina es una sustancia que se secreta en el cerebro y está relacionada con muchos aspectos de la vida de un ser humano, como por ejemplo el control, la planeación y la ejecución de los movimientos, así como el estado de ánimo, el control del corazón y la presión arterial; la enfermedad de Parkinson comienza a desarrollarse cuando la inyección de dopamina no es suficiente.

El experimento de la doctora comenzó en conejos y se trasladó a ratas de laboratorio, las cuales fueron intervenidas genéticamente para provocarles la enfermedad y comenzar el tratamiento con los implantes.

“Las mejorías que advertimos con las ratas fueron inmediatas. Cuando las ratas despiertan tras la operación comienzan a caminar y a moverse con normalidad, demostrando una mejoría de hasta un 90%, al día siguiente la rata ya está nadando sin ningún problema”, explicó la especialista, quien tiene una maestría en Investigación Biomédica.

La doctora explicó que el siguiente paso era aplicar el mismo tratamiento con monos a los que ya se les había provocado el parkinsonismo, no obstante, “por sugerencia de la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (Cofepris) vamos a comenzar a trabajar con seres humanos para conocer los alcances de este tratamiento”, manifestó la investigadora y profesora de la Facultad de Medicina de la UNAM.

Señaló que en octubre de este año se realizará una reunión con neurocirujanos del Hospital Siglo XXI, del Ángeles del Pedregal, el Hospital Metropolitano y el Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), “los cuales están dispuestos a colaborar en el protocolo que será sometido a comités de ética y, si lo aprueban, entonces comenzamos con el trabajo. Esto tardaría alrededor de un año, aproximadamente”.

Explicó que esta tecnología es muy barata y los implantes prácticamente “estarían a la mano de cualquier persona de cualquier condición socioeconómica”, indicó.

“Lo que estos pacientes necesitan es dopamina, porque su organismo no la produce, entonces nosotros les estaríamos administrando la dopamina, eso nos hace diferentes a los tratamientos con células madre, campos magnéticos y otros implantes e injertos con los que se trabaja en otras partes del mundo”, refirió.

Respecto a posibles consecuencias o efectos secundarios, la doctora señaló que, “después de comenzar a trabajar con seres humanos, el peor escenario al que podríamos enfrentarnos es que el paciente no se cure, pero es todo. El paciente ni siquiera tendría que estar sedado por completo, ya que la incisión que se realiza para inocular los implantes en el cerebro es del tamaño de una aguja, y cada implante es del tamaño de una gotita de agua”, explicó.

Finalmente, señaló que los candidatos a someterse a este nuevo tratamiento, después de haber sido aprobado, sería prácticamente cualquier persona que tenga la enfermedad de Parkinson. Fonte: Su Medico.mx.

Nanopartículas liberam medicamentos de forma seletiva em células danificadas

Abordagem pode ser utilizada no tratamento de doenças ligadas ao envelhecimento como Alzheimer e Parkinson

05/10/2012 - Pesquisadores da Universidade Politécnica de Valência, na Espanha, desenvolveram nanopartículas inteligentes capazes de liberar substâncias terapêuticas de forma seletiva nas células humanas envelhecidas.

Ensaios clínicos mostram que a abordagem tem potencial para ser utilizada no tratamento de doenças ligadas como câncer, Alzheimer ou Parkinson.

Segundo a equipe, este tipo de aplicação também pode ser útil para o desenvolvimento de terapias cosméticas de uso tópico que tenham efeito antirrugas e antienvelhecimento, ou aumentem a proteção contra a radiação UV, além de servir para combater a calvície.

"Pela primeira vez ficou demonstrado que podem ser liberadas substâncias selecionadas apenas nas células que estão em fase degenerativa ou senescentes e não em outras", observa o líder da pesquisa Ramón Martínez Máñez.

A senescência é um processo fisiológico do organismo para eliminar células envelhecidas ou com alterações que podem comprometer sua viabilidade. "Quando somos jovens, os mecanismos de senescência previnem, por exemplo, a aparição de tumores. Mas com o envelhecimento, as células senescentes vão se acumulando em órgãos e tecidos, alterando o funcionamento correto dos mesmos", explicam os autores.

A eliminação dessas células retarda o aparecimento de doenças associadas ao envelhecimento.

A equipe testou as novas nanopartículas em células de pacientes com uma síndrome de envelhecimento acelerado conhecida como Disceratose Congênita. As culturas de células apresentavam uma alta porcentagem de senescência, caracterizada por elevados níveis de atividade de beta-galactosidase, enzima característica do estado senescente.

"As células envelhecidas expressam esta enzima em excesso e as nanopartículas que desenhamos se abrem na presença dela, liberando seu conteúdo para eliminar as células senescentes, prevenir sua deterioração ou, inclusivamente, reativá-las para seu rejuvenescimento", explica Máñez.

A equipe conclui que as nanopartículas são uma oportunidade única para administrar compostos terapêuticos de forma seletiva nos tecidos afetados e resgatar a viabilidade e a funcionalidade dos mesmos

O próximo passo será testar os dispositivos com agentes terapêuticos e validá-los em modelos animais. Fonte: Record R7.

Nanopartículas contra el envejecimiento

Desarrollan un nanodispositivo inteligente capaz de liberar selectivamente sustancias de uso terapéutico en las células envejecidas.

Podría tratar desde enfermedades como el cáncer, el Alzheimer o el Parkinson, hasta el de patologías de envejecimiento acelerado.

martes, 02/10/12 - Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha participado en el desarrollo de un nanodispositivo inteligente que sienta las bases para el desarrollo futuro de nuevas terapias contra el envejecimiento. El sistema consiste en nanopartículas que liberan selectivamente sustancias de uso terapéutico en células humanas envejecidas. Su potencial abarca desde el tratamiento de enfermedades que implican degeneración tisular o celular (cáncer, Alzheimer o Parkinson), hasta el de patologías de envejecimiento acelerado (progerias). El trabajo ha sido publicado en Angewandte Chemie.

“El nanodispositivo consiste en nanopartículas mesoporosas que contienen en la superficie externa un galactooligosacárido que impide la salida de la carga y que se abre de forma selectiva en células en fase degenerativa o células senescentes. Hemos demostrado por primera vez que se pueden liberar sustancias concretas en unas células determinadas”, apunta Ramón Martínez Máñez, investigador de la Universitat Politècnica de València. (segue...) Fonte: La Informacion.es.

Crean implante para tratar Parkinson

Vídeo (1:46) publicado em 24/08/2012 por AztecaNoticiasTv.

Investigadores de la UNAM y del IPN encontraron la manera de encapsular la dopamina para introducirla en el cerebro de manera directa en pacientes con Parkinson. Matéria afim publicada neste blog em terça-feira, agosto 07, 2012, sob o título "Controlan vía implantes efectos del Parkinson, planean emplearlos en humanos". Fonte: YouTube.

Controlan vía implantes efectos del Parkinson, planean emplearlos en humanos

Científicos mexicanos lideran una investigación centrada en inyectar y liberar dopamina de manera eficaz en el cerebro.

07 agosto 2012 - MÉXICO.- La enfermedad de Parkinson fue descrita por primera vez hace casi 200 años, y sin embargo aún no se sabe con exactitud qué la causa, y menos aún cómo detenerla. No obstante, un grupo multidisciplinario de científicos ha encontrado un promisorio método utilizado en modelos animales que restablece la capacidad motora y podría emplearse en humanos.

Los científicos Patricia Vergara Aragón, del Departamento de Fisiología de la Facultad de Medicina (FM) de la UNAM; Jorge García Macedo, del Laboratorio de Fotónica de Geles del Instituto de Física UNAM (IF) y Guadalupe Valverde Aguilar, del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA) del IPN, lideran una investigación centrada en inyectar y liberar dopamina de manera eficaz en el cerebro, tratamiento que han aplicado en ratas de laboratorio. (...)

Para contrarrestar el padecimiento, los medicamentos actuales emplean precursores de la dopamina, administrados vía oral y que se sintetizan posteriormente en el cerebro.

Estos tratamientos al principio logran brindar buenos resultados, pero con el paso del tiempo se requieren mayores dosis, hasta que ya no responden.

El recurso más factible sería inyectar de manera directa el neurotransmisor (dopamina) en el cerebro; el problema es que se oxida casi al instante en contacto con agentes como la luz, por lo que deja de ser útil e incluso puede ser perjudicial.

Es aquí donde destaca el avance de los investigadores mexicanos, quienes desarrollaron un material capaz de encapsular la dopamina y evitar que se oxide, para que así llegue al cerebro de manera directa.

Estos reservorios fueron desarrollados en el IF y el CICATA con un material hecho de dióxido de titanio amorfos (TiO2), que guardan la dopamina. Este material, comprobaron, se convierte en blindaje a la exposición solar y del aire, señalaron los científicos. Al probar los nanorreservorios, mejoraron los implantes mediante técnicas de absorción óptica y espectroscopía infrarroja.

De acuerdo con los investigadores, el material es como una esponja donde se llena del fármaco (dopamina) que lo conserva bien, permanece hasta por meses activa, y lleva al neurotransmisor como lo requieren las neuronas, al menos en los estudios con ratas.

Los análisis han arrojado resultados importantes: las ratas han mostrado una recuperación de la función motora de hasta el 90 por ciento. Hasta el momento no han encontrado efectos adversos del implante. (segue...) Fonte: Vanguardia.mx.

Desarrollan implante para tratar Parkinson

Científicos de la UNAM y del IPN elaboran un implante de óxido de titanio que permite administrar dopamina con mayor eficacia

Martes 10 de abril de 2012 - Investigadores de la Facultad de Medicina y del Instituto de Física de la UNAM, en colaboración con especialistas del Instituto Politécnico Nacional, diseñaron un implante de dióxido de titanio para la administración de dopamina en el cerebro, el cual podría utilizarse en el futuro para el tratamiento de pacientes con Enfermedad de Parkinson.

En entrevista, la doctora Patricia Vergara Aragón, investigadora de la Facultad de Medicina de la UNAM, dijo que estos implantes ya se han probado con éxito en un modelo animal de ratas con hemiparkinsonismo y los especialistas estiman que si los implantes son seguros para utilizarse en humanos, habrán encontrado un tratamiento efectivo para el Mal de Parkinson, que se presenta cuando hay disminución de dopamina. (...)

En la actualidad, la levodopa es el fármaco anti-parkinsoniano que reporta una mayor eficacia; sin embargo, con el tiempo, las personas con Enfermedad de Parkinson empiezan a experimentar cambios en la efectividad de la levodopa, además de que empiezan a aparecer discinesias, es decir, movimientos incontrolados.

Patricia Vergara, quien desde hace varios años estudia el hemiparkinsonismo inducido en ratas, estableció un convenio de colaboración con Jorge García Macedo, investigador del Instituto de Física de la UNAM, y con María Guadalupe Valverde Aguilar, investigadora del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada, Unidad Legaria, del Instituto Politécnico Nacional, así como con su estudiante de maestría, Gina Prado Prone, con el objetivo de buscar una forma para administrar la dopamina directamente en el cerebro de estos animales.

La especialidad de Jorge García Macedo y sus colaboradores es la preparación de materiales mediante el proceso llamado sol-gel. Éste sirve para preparar materiales como vidrios y cerámicos, mediante el uso de reactivos líquidos para obtener, después de su interacción, un sólido.

Una de las principales ventajas del proceso sol-gel es que, al llevarse a cabo a temperatura ambiente, en estos materiales se pueden encapsular compuestos orgánicos, como los neurotransmisores, en este caso la dopamina.

En entrevista, Jorge García Macedo comentó que cuando la dopamina se maneja en el medio ambiente y en la luz, se oxida rápidamente, en cuestión de minutos, y, una vez que esto pasa, ya no es activa. Explicó que la dopamina viene almacenada en un pequeño frasco al vacío y en cuanto se saca de ahí, comienza la degradación y ya no sirve, por lo que el manejo de esta sustancia fue uno de los retos de la investigación.

Para impedir la oxidación de la dopamina, los físicos diseñaron una matriz de dióxido de titanio, que resulta muy porosa. En estos poros, se puede mantener el fármaco sin oxidarse durante semanas.

García Macedo explicó que en el proceso sol-gel primero se trabaja con líquidos que más adelante se vuelven sólidos. La dopamina se incorpora en el material cuando se encuentra en la fase líquida y más adelante, cuando se convierte en un gel, la dopamina ya queda atrapada en los poros de la matriz.

La matriz de dióxido de titanio se solidifica pero no es totalmente rígida, sino que es un gel maleable, el cual tiene la apariencia de una pasta color ámbar, que puede implantarse en el cerebro de las ratas dándole la forma que se desee. Generalmente, las cápsulas son de forma cilíndrica para poder introducirla mediante una jeringa.

La física Prado Prone, quien ha trabajado en este proyecto en sus tesis de licenciatura y de maestría, comentó que una vez que los implantes de dióxido de titanio se encuentran en el cerebro de las ratas, la dopamina que se encuentra en los poros, sale por difusión y migra hacia la zona vecina.

Lo que sucede, dijo, es que si no hay suficiente concentración de dopamina en el sitio donde se colocó el implante, en este caso el cerebro de la rata, la dopamina del interior del implante comienza a ser absorbida por las neuronas que la necesitan. El implante funciona más o menos como una esponja.

Una vez listos, los implantes de dióxido de titanio, que son nanoreservorios de dopamina diseñados en el Instituto de Física de la UNAM, se colocaron en el cerebro de ratas con el hemiparkinsonismo inducido.

En una rata con la vía nigroestriatal ya lesionada, los investigadores introducen el implante en una zona del cerebro que se llama núcleo caudado. La doctora Patricia Vergara relata que, al principio, realizaron pruebas dosis respuesta, hasta que encontraron la dosis ideal, que debían administrar a las ratas para revertir o disminuir las alteraciones motoras que presentaban.

Leonardo Eduardo Domínguez Marrufo, estudiante de Patricia Vergara, observó que las ratas que tenían el implante con la dosis más baja de dopamina se recuperaban más rápido y por más tiempo que las ratas que tenían implantes con dosis mayores de dopamina.

Para evaluar la efectividad de los implantes se realizan evaluaciones conductuales antes de la lesión, posteriores a la lesión y después de haberles colocado el implante.

Algunas de las ratas utilizadas en el estudio ya tienen más de siete meses con el implante, y pronto se van a sacrificar para analizar sus cerebros. Una vez que los estudios hayan concluido y se haya comprobado que el implante no causa ningún daño, estará listo para ser patentado.

Para que estos estudios se realicen en especies superiores, y eventualmente se apliquen en humanos, se requieren más experimentos y cumplir los protocolos correspondientes. Esto implica contar con un buen financiamiento. Por ello, estos investigadores invitan a las empresas farmacéuticas, comercializadoras, públicas o privadas, que quieran invertir en este desarrollo, que se les acerquen, ofreciéndoles compartir los logros y créditos correspondientes. Fonte: El Universal.mx.

Investigan mejorar el cultivo de neuronas para tratar parkinson y Alzheimer

San Sebastián, 15 feb (EFE).- Científicos del CIC NanoGUNE y la Fundación Inbiomed investigan juntos la forma de mejorar el proceso de cultivo y crecimiento de neuronas obtenidas a partir de células madre, con las que aplicar terapias sustitutivas en las zonas del cerebro dañadas por enfermedades como el parkinson y el Alzheimer.

Se trata del primer proyecto de investigación conjunta que ponen en marcha el centro especializado en nanociencia y nanotecnología con sede en San Sebastián y la fundación dedicada al estudio avanzado en medicina regenerativa, que han suscrito un convenio marco de colaboración para avanzar en el campo de la ingeniería de tejidos.

El director general del CIC NanoGUNE, José María Pitarke, y el presidente ejecutivo de Inbiomed, Gurutz Linazasoro, han presentado hoy el contenido general de este convenio y el primer proyecto que acoge, en una comparecencia informativa en la que han participado dos de los científicos que participan en él, Alexander Bittner, de Nano Gune, y Rosario Sánchez Pernaute, de Inbiomed.

El ambicioso y complejo proyecto con el que ambas entidades comienzan su colaboración científica persigue mejorar los métodos de producción de las neuronas que se obtienen de células madre mediante su interacción con nanomateriales.

Sánchez Pernaute ha explicado que, si bien la ciencia permite actualmente obtener con relativa facilidad neuronas a partir de células madre, éstas, que son muy complejas y longevas y se mantienen vivas mucho tiempo en el organismo humano, son sin embargo "muy difíciles de mantener en cultivo de laboratorio", donde hasta el momento no es posible desarrollarlas más de 2 a 3 semanas, lo que se traduce en "un estado de maduración muy primitivo".

"El problema es que no disponemos de un ambiente adecuado para que esas neuronas puedan vivir en la placa de cultivo o matriz", para poder después separarlas y abrir la puerta a su posible utilización en terapias sustitutivas o de trasplante de las dañadas en el cerebro a causa de enfermedades neurodegenerativas como el parkinson o el Alzheimer.

De ahí la necesidad de explorar nuevas alternativas en nanomateriales capaces de recrear en lo posible el ambiente natural en el que se desarrollan.

La ingeniería tisular se dedica precisamente a reproducir órganos y tejidos en laboratorio, algo muy demandado en una sociedad como la actual en la que la población envejece y necesita cada vez más avances en la renovación de tejidos dañados, ha comentado Linazasoro, quien ha subrayado que "el gran reto" de esta especialidad está en el sistema nervioso porque su recreación plantea enormes dificultades.

Ha agregado que aumentar por tanto la baja eficiencia de los procesos de obtención de células, y especialmente de neuronas, se convierte en "uno de los grandes retos del momento" que persiguen científicos de todo el mundo, si bien no es muy común encontrar proyectos que, como éste, buscan alternativas en biomateriales en la dirección de la nanotecnología.

Bittner ha precisado por su parte que la investigación que llevan a cabo, que está en fase exploratoria y tardará unos 2 años en determinar su recorrido, trabaja con materiales naturales, a base de proteínas puras y sin polímeros, que tienen gran similitud a los existentes en el interior del cerebro y que se ensamblarán en una estructura donde se cultivarán las neuronas "como en un vivero". Fonte: Diario Vasco.

Nanoestruturas de carbono para facilitar detecção de Parkinson

ScienceDaily (Oct. 27, 2011) — A deficiência de dopamina é um indicativo de doenças graves do sistema nervoso. Testes de concentração de dopamina - que é geralmente muito baixa em fluidos fisiológicos - são caros e exigem equipamentos especializados, que geralmente não são disponíveis em consultórios médicos. Esta situação pode mudar devido a uma invenção recente do  Institute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Sciences, em Varsóvia. Novos eletrodos revestidos com nanopartículas de carbono depositado em submicroparticulas de silicato permitem a detecção de dopamina em soluções com facilidade e com baixo custo. (segue..., em inglês) Fonte: Science Daily.

Un molde sobre el que crear piezas nuevas para el puzzle del sistema nervioso

16/8/2011 - Las enfermedades del sistema nervioso (como el parkinson o la lesión medular post-traumática) son especialmente difíciles de tratar, ya que no es fácil reemplazar las piezas del puzzle neural que han resultado dañadas. La clave está en desarrollar neuronas funcionales a partir de células tratadas in vitro, pero para ello es imprescindible que el soporte sobre el que se tratan dichas células simule las características del sistema nervioso. Esto es lo que ha hecho la bioquímica Patricia García, al desarrollar y validar un soporte polimérico capaz de inducir la diferenciación neuronal in vitro. Su tesis, defendida en la UPV/EHU y desarrollada en la Unidad de Salud de Tecnalia, se titula Desarrollo de un nuevo soporte polimérico con componentes de matriz extracelular neural para su aplicación en la diferenciación in vitro de distintas células primarias.
García ha desarrollado un material polimérico que contiene las características topográficas y bioquímicas adecuadas para convertir ciertas células en neuronas funcionales. Con este propósito, ha combinado técnicas de fotolitografía y de tecnología de matrices extracelulares neurales. La fotolitografía consiste en una serie de tratamientos a base de exposición de luz y sustancias químicas, y ha servido para dar al soporte la forma topográfica deseada. En cuanto a la matriz extracelular neural, es el sustrato natural al que se adhieren las células para ser guiadas y adquirir funcionalidad neuronal, y permite la formación de nuevo tejido trasplantable en el sistema nervioso. García ha simulado las propiedades de dicha matriz en el soporte desarrollado. 

Biocompatible e inductor

En la fase de validación, este material polimérico ha demostrado ser biocompatible con el sistema nervioso. Asimismo, sirve para inducir la formación de neuronas lo suficientemente desarrolladas para poder ser utilizadas terapéuticamente, siempre y cuando la inducción se haga a partir de células de origen neural (las pruebas con células de origen no neural han derivado en neuronas inmaduras, en el mejor de los casos). García ha realizado validaciones con la línea celular establecida de rata PC12 (se usa en numerosos ensayos de diferenciación neuronal) y con cultivos primarios de células de diferentes orígenes extraídas de ratas.

Concretamente, en el caso de las validaciones con PC12, la biocompatibilidad y la capacidad de diferenciación neuronal y dopaminérgica (la dopamina cumple funciones neurotransmisoras) del soporte desarrollado han quedado claramente demostradas. (segue...) Fonte: Basque Research.es.

Proteína do Alzheimer cria novo material

Segunda-feira, 01 de agosto de 2011 - São Paulo- Proteína associada a uma série de doenças, entre elas as condições neurológicas Alzheimer e Parkinson, está sendo estudada para dar origem a um novo material super-resistente.

A Amilóide é conhecida por formar densas massas no cérebro de pacientes, porém ela também tem papel estrutural importante em muitos seres vivos, de micro organismos a mamíferos.

As bactérias E. coli, por exemplo, produzem esse tipo de proteína para aderir à superfície de outras células, mesmo em ambientes líquidos. Além de grudentas, as amilóides são excepcionalmente fortes e ajudam a formar a estrutura celular.

Em um trabalho publicado domingo na Nature Nanotechnology, uma dupla de pesquisadores descreve como a estrutura dessa proteína é parecida à da seda – possui diversas camadas que lhe dão uma resistência incomum. Markus Buehler, do Massachusetts Institute of Technology, EUA, e Tuomas Knowles, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, reviram e analisaram todos os dados a respeitos das amiloides, estudando as diferentes adesões e forças que se pode obter ao utilizá-la em um novo material.

As proteínas poderiam ser usadas para produzir nanofios em circuitos minúsculos, em adesivos resistentes a solventes, como controle de orientação de polímeros em células solares orgânicas, como forma de entregar drogas em regiões específicas do organismo ou ainda produzindo estruturas rígidas, que sirvam como suporte para a regeneração de tecidos cerebrais (uma grande ironia, uma vez que ela está associada a várias doenças neurológicas). (segue...) Fonte: Info Abril.

Un paso adelante para obtener un tratamiento más eficaz contra las enfermedades crónicas

20/7/2011 - Enfermedades crónicas como el alzheimer o el parkinson podrían tratarse de manera más eficaz en un futuro, mediante el trasplante de células microencapsuladas. La investigadora de la UPV/EHU Ainhoa Murua ha presentado algunas propuestas para optimizar esta técnica. Entre otras cosas, ha aportado mejoras que podrían hacer viable el trasplante de células de otras especies (xenotrasplantes) a pacientes humanos, lo que solventaría la habitual escasez de tejidos humanos para trasplante. Su tesis doctoral se titula Cell microencapsulation for therapeutic purposes: towards greater control over biocompatibility (Microencapsulación de células con fines terapéuticos: hacia un mayor control sobre la biocompatibilidad). (segue...) Fonte: Basque Research.es.

Descoberta em células-tronco pode ajudar a doença de Alzheimer

18 July 2011 - Cientistas das universidades de Glasgow e de Southampton fizeram uma descoberta que pode levar a avanços em terapias e tratamentos de células-tronco para doenças como Alzheimer e doença de Parkinson.

O desenvolvimento de um novo plástico em nanoescala pode transformar a maneira como as células-tronco são cultivadas e permitem ao cientista obter rendimentos muito maiores e mais fortes.

Um relatório publicado na revista Nature Materials sugere que o plástico é uma solução simples para um problema que tem limitado a capacidade de desenvolver terapias.

Dr. Matthew Dalby da Universidade de Glasgow, disse: "Tem sido difícil de cultivar células-tronco em número suficiente e mantê-las como células-tronco para uso em terapias. Nossa tecnologia poderia ser o primeiro passo no desenvolvimento em larga escala de fábricas para a cultura de células permitindo a criação de uma vasta gama de terapias para doenças como diabetes, artrite, doença de Alzheimer e doença de Parkinson." Original em inglês. Tradução: Hugo. Fonte: News Scotsman.uk.

UNAM estudia implantes para tratar Parkinson
El nuevo tratamiento reduce los síntomas en 57% y podría evitar los efectos secundarios del tratamiento convencional

Lunes 27 de junio de 2011 - El Laboratorio de Nanotecnología del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía y el Instituto de Ciencias Físicas de la UNAM, en colaboración con la Universidad de Tulane, de Estados Unidos, desarrollan un nuevo tratamiento para la enfermedad de Parkinson que tendría menores efectos secundarios que el tratamiento convencional con L-dopa.

Éste consiste en la implantación de geles de sílice con dopamina en ciertas regiones cerebrales dañadas por la enfermedad de Parkinson, que permite una liberación constante y prolongada del compuesto, de acuerdo con el estudio Treatment of Parkinson's disease: nanostructured sol-gel silica-dopamine reservoirs for controlled drug release in the central nervous system, publicado en el International Journal of Nanomedicine.

La técnica evaluada en ratas con lesiones cerebrales parecidas a las provocadas por esta enfermedad, muestra que el tratamiento disminuye los síntomas en un 57 por ciento, además de que no se observan los movimientos involuntarios que se presentan en tratamientos prolongados con L-dopa.

Los átomos de oxígeno y de silicio del gel forman redes capaces de interaccionar con las moléculas de dopamina. Estas interacciones son lo suficientemente fuertes para evitar que la dopamina se disuelva instantáneamente en el tejido, con lo que se logra una liberación prolongada.

Otras ventajas de los geles de sílice radican en que son poco tóxicos dentro del organismo, y en que pueden ser construidos en varias formas y tamaños, además de que se les puede alterar químicamente para modificar su tiempo de vida dentro del cuerpo.

La enfermedad
Se desconoce la causa de la enfermedad de Parkinson, pero se sabe que sus síntomas son provocados por una producción insuficiente de dopamina en ciertas regiones del cerebro, por lo que el tratamiento convencional consiste en la administración oral de L-dopa una vez al día, sustancia a partir de la cual se produce la dopamina en el cuerpo.

Los investigadores involucrados en el estudio señalan: "debido a que la dopamina no cruza la barrera (entre los vasos sanguíneos y el sistema nervioso central), no puede ser usada como un reemplazo terapéutico en los pacientes con enfermedad de Parkinson. En cambio, su precursor inmediato, (la L-dopa) tiene buena penetración en el cerebro, lo que le hace el tratamiento más eficaz".

Sin embargo, el uso de este precursor de la dopamina tiene sus inconvenientes, pues como explican los propios autores, "durante el uso prolongado de L-dopa, muchos pacientes con enfermedad de Parkinson desarrollan fluctuaciones en la respuesta motora que obligan a que se suspenda el tratamiento".

La manera en que se administra la L-dopa hace que la concentración de dopamina en el cerebro varíe a lo largo del día. Estas variaciones se relacionan con los problemas motrices que presentan los pacientes bajo tratamiento prolongado con L-dopa.

De acuerdo al estudio, las mejorías del nuevo tratamiento se deben a que es un sistema en el que la liberación del fármaco es constante y controlada, además de que puede implantarse directamente en las estructuras cerebrales que lo requieren.

La dopamina es un neurotransmisor: un compuesto que usan las neuronas, las células nerviosas, para comunicarse entre sí. Ciertas regiones del cerebro que usan dopamina tienen un papel importante en el control del movimiento. La pérdida de estas neuronas es la que genera los síntomas característicos de la enfermedad de Parkinson. Fonte: El Universal.mx.

A primeira notícia sobre o tema aqui marcada foi em 14/09/2008. Clique em "Marcadores:" nanotecnologia e veja a evolução!

Un nuevo sensor detecta la presencia de proteínas infecciosas en la sangre

Domingo, 8 mayo 2011- Detectar la presencia de proteínas infecciosas llamadas priones en la sangre antes de los primeros síntomas. Esta es la principal aplicación de un nuevo sensor óptico desarrollado por un equipo de científicos españoles y estadounidenses. El sistema, basado en una estructura cristalina de nanopartículas de oro, supone un avance en la detección precoz de enfermedades como la de las vacas locas o la de Creutzfeldt-Jakob en humanos. Los resultados del trabajo aparecen publicados en el último número de la revista Proceedings de la Academia Nacional de Estados Unidos (PNAS). (...)

Entre las aplicaciones directas del nuevo sensor, los científicos destacan el análisis “eficiente y regular” del ganado bovino y ovino, vulnerable a enfermedades de origen priónico. “Hoy se sabe que el Alzheimer o el Parkinson comparten también este origen, así que podrían diseñarse sistemas de diagnosis temprana para estas enfermedades. Otra utilidad sería detectar trazas de priones en los bancos de sangre”, señala Álvarez. (Fuente: CSIC) Fonte: Noticias de la Ciencia.

«El médico del futuro también será ingeniero» 

Gabriel Silva Profesor de la Universidad de California. Experto en nanobiomedicina, defiende la unión entre lo clínico y la tecnología

24.04.11 - Es toda una autoridad en el campo de la nanotecnología aplicada al cerebro. Gabriel Silva ha participado en el primer seminario sobre nanobiomedicina organizado en San Sebastián por CIC Nanogune y la Fundación Inbiomed, que pretenden de esta manera dar pasos para acercar dos mundos que buscan el mismo objetivo pero avanzan en paralelo. Silva defiende el encuentro entre lo clínico y la tecnología, que convertirá a los médicos en algo parecido a ingenieros.

- ¿El futuro de la medicina está en lo pequeño?
- Casi. En los últimos cincuenta años todos los avances en medicina han venido básicamente de la biología molecular, pero los próximos cincuenta o cien años la mayoría de los avances vendrán de aplicaciones de ingeniería en la medicina; la nanotecnología es un ejemplo.

- Desde hace años se dice que la nanotecnología va a servir para curar enfermedades como el cáncer, pero ese momento todavía no ha llegado. ¿Cuál es el problema?
- Para ciertos tipos de cáncer se han producido bastantes avances. Es muy difícil crear este tipo de tecnología para un humano, pero en los próximos cinco años habrá aplicaciones clínicas directas.

- ¿Qué tipo de aplicaciones?
- Poder liberar fármacos para combatir enfermedades de forma inteligente. No se trata de suministrar una medicina de forma sistemática sino de hacerlo de manera que vaya al lugar donde se necesita.

- Hay que enseñar al fármaco a ir a la zona enferma.
- Exacto. De lo contrario corremos el riesgo de que pasen cosas que no tienen que ocurrir. Ahí está la fuerza de la nanotecnología, es una manera de controlar propiedades del fármaco.

- No todo es lucha contra el cáncer.
- Lo nano tiene que ver con todas las áreas de la medicina. Mi interés es el cerebro, el sistema central.

- ¿Qué podemos hacer con el cerebro?
- Podemos usar fármacos especiales para atravesar la barrera hematoencefálica (la que impide que muchas sustancias tóxicas lleguen al cerebro y permite el aporte de nutrientes y oxígeno). La mayoría de las medicinas actuales nunca llegan al cerebro y se están haciendo estudios para lograrlo. No se trata simplemente de dar un fármaco, sino de controlar un proceso en el que sucede una serie de cosas en secuencia. La droga tiene que llegar al lugar donde debe ir y afectar únicamente al grupo de células que necesitan ser afectadas.

- Y esto se aplica a enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson.
- Sobre todo a este tipo de enfermedades, aunque también se utiliza en situaciones traumáticas del cerebro y la columna.

- ¿Llegará un día en el que no veamos a nuestro médico porque es demasiado pequeño?
- Siempre tendrá que haber alguien. El médico no va a entender necesariamente la tecnología, pero debe haber un responsable. Lo que sí ocurrirá es que el trabajo del médico va a cambiar en cosas como la cirugía, por ejemplo, que en este momento sigue siendo muy invasiva.

- ¿El médico del futuro tendrá que ser un ingeniero?
- En parte sí. Los médicos que estamos educando en la escuela de medicina vienen cada vez más de la ingeniería. (segue...) Fonte: Diario Vasco.