Millorar l’administració de fàrmacs en el cervell per al tractament de malalties neurològiques, com l’Alzheimer o el Parkinson. Aquest és l’objectiu del treball que estan desenvolupant investigadors del Campus de Gandia amb la Universitat de Columbia.
Segons expliquen els investigadors, patologies com el Parkinson o l’Alzheimer en l’actualitat són difícils de tractar perquè la barrera hematoencefàlica, que protegeix el cervell d’infeccions, impedeix que arriben els fàrmacs a les zones afectades d’aquest. Per a açò, els científics treballen en un sistema que permeta permeabilitzar la barrera hematoencefàlica amb ultrasons, de manera que es puguen administrar els medicaments però sense danyar aquesta barrera. Al novembre de 2015 es van realitzar amb èxit les primeres proves en éssers humans, encara que encara falten anys perquè el procediment puga substituir les tècniques actuals.
Paco Camarena
COL·LABORACIÓ INTERNACIONAL
La recerca a Gandia és fruit d’una col·laboració internacional que va iniciar el professor de la UPV Francisco Camarena amb l’equip d’Elisa Konofagou, de la Universitat de Columbia, en 2010. A Estats Units estaven desenvolupant el transductor ultrasònic i el sistema d’enginyeria biomèdica que permet obrir la barrera hematoencefàlica i el transport de fàrmacs; a Gandia els esforços es van dirigir a comprendre la trajectòria de les ones ultrasòniques a través dels diferents teixits, per a fer possible que els fàrmacs s’administren exactament on es requereix.
Elisa Konofagou
PREDIR EL COMPORTAMENT D’ULTRASONS
Segons explica Francisco Camarena, la barrera hematoencefàlica és una capa densa de cèl·lules que recobreix els capil·lars del cervell, creant una barrera protectora contra infeccions; l’únic sistema reversible, localitzat i no invasiu que aconsegueix obrir la barrera hematoencefàlica sense danyar-la consisteix en la utilització d’ultrasons focalitzats, afirma l’investigador. “El problema que trobaven en els experiments a Estats Units és que els feixos d’ultrasons no es dirigien on esperaven. Els ultrasons estan subjectes a fenòmens físics com l’absorció, la reflexió, la refracció o la difracció, que afecten la seua trajectòria i que varien segons les condicions externes i les pròpies condicions de l’emissor d’ultrasons’, explica Francisco Camarena.
Columbia University
DESENVOLUPAMENT D’UNA TÈCNICA DE SIMULACIÓ
El primer pas en la col·laboració dels investigadors de la UPV a Gandia va consistir en el desenvolupament d’una tècnica de simulació per ordinador de la trajectòria que seguiria el feix d’ultrasons en el seu camí a través del crani cap a la zona del cervell que volem tractar. Aquesta tècnica, que va ser duta a terme per Noé Jiménez, Màster en Enginyeria Acústica i doctor per la UPV, en col·laboració amb el professor Javier Redondo, consisteix a anar resolent l’equació d’ones (que regeixen el comportament de les ones) en passos molt xicotets, de manera que les irregularitats del crani i altres teixits puguen anar sent incorporades de forma senzilla. La tècnica, coneguda com Finite-Difference Estafe-Domain (FDTD) ha sigut utilitzada per a resoldre problemes d’acústica en general i els científics van aconseguir adaptar-la als ultrasons.
Noé Jiménez
CAP AL DESENVOLUPAMENT D’UNA LENT ACÚSTICA
Després del desenvolupament de la tècnica de simulació, l’equip de recerca s’ha centrat en la resolució d’aspectes concrets, com el de determinar la influència de l’augment d’energia i de l’angle d’incidència del focus en la trajectòria del feix d’ultrasons; també s’està investigant com captura el crani l’energia ultrasònica i quins problemes es deriven d’açò, com l’escalfament de l’estructura òssia.
Mentre s’aprofundeix en aquestes línies, en l’actualitat els investigadors estan treballant en la creació d’unes lents acústiques, realitzades a partir de cristalls de so, que servirien per a corregir la trajectòria del feix d’ultrasons, ‘igual que unes ulleres corregeixen la trajectòria de la llum’, explica l’investigador Francisco Camarena. Una vegada finalitzat el disseny, aquestes lents podrien construir-se amb una impressora 3D.
Informació: Sandra Barrancos i Luis Zurano
Imatge de portada: Columbia University