Científicos desarrollan nanopartículas que mejoran el rendimiento de interfaces cerebro-computadora

La tecnología de interfaz cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés) permite a personas con lesiones en la médula espinal o con miembros protésicos controlar dispositivos con sus pensamientos, pero uno de los principales obstáculos para su avance ha sido la inflamación que deteriora los electrodos con el tiempo.

"Cuando implantamos dispositivos en el cerebro, se interrumpe la barrera hematoencefálica, y sabíamos que las plaquetas aparecerían para sellar la brecha", explicó Andrew Shoffstall, profesor asociado distinguido Nord de Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería Case y la Escuela de Medicina de Case Western Reserve. "Utilizamos estas nanopartículas que actúan como plaquetas como un 'caballo de Troya' para dirigirse al sitio donde estamos colocando el dispositivo".

El cerebro reconoce el implante como un objeto extraño —similar a una astilla— y responde con inflamación para intentar aislarlo y neutralizarlo, según Shoffstall. Este proceso inflamatorio eventualmente interfiere con la funcionalidad de los electrodos.

El equipo probó un enfoque dirigido utilizando microelectrodos implantados que registran la actividad cerebral. Las nanopartículas cargadas con el fármaco mejoraron significativamente el rendimiento de los electrodos, mientras que administrar el mismo medicamento de manera sistémica empeoró la situación.

Shoffstall, quien también es investigador principal en el Centro de Tecnología de Plataforma Avanzada (APT) dentro del Sistema de Atención Médica del Noreste de Ohio de la VA, planea avanzar en la investigación relacionada con BCI hacia la traslación, comenzando con estudios de seguridad.

El avance se basa en la tecnología de nanopartículas inspiradas en plaquetas que Anirban Sen Gupta, profesor Wallace R. Persons de ingeniería biomédica, desarrolló, patentó y licenció a Haima Therapeutics, una startup biotecnológica que cofundó con la exalumna de CWRU y directora de operaciones Christa Pawlowski.

"La función principal de las plaquetas es formar un coágulo y detener el sangrado, por lo que naturalmente se acumulan en el sitio de una lesión", explicó Sen Gupta, quien también es investigador en el Centro APT y miembro del Centro Integral de Cáncer de Case.

Las aplicaciones clínicas potenciales para el producto de la empresa, SynthoPlate, incluyen mitigar hemorragias potencialmente mortales y la administración dirigida de fármacos. Para este estudio, Haima fabricó las nanopartículas de plaquetas sintéticas que contienen el fármaco.

"Debido a que la partícula en sí es una plataforma, se puede cargar con cualquier fármaco, siempre que se elija una enfermedad o patología donde las plaquetas puedan acumularse", señaló Sen Gupta. "Realmente, tiene el potencial para tratar cualquier enfermedad que involucre lesión vascular e inflamación, desde accidentes cerebrovasculares e infartos hasta trastornos autoinmunes como la artritis reumatoide o enfermedades infecciosas como la sepsis".

Haima Therapeutics espera comenzar ensayos clínicos en humanos de nanopartículas inspiradas en plaquetas en 2027.