EL GRAFENO Y SUS IMPRESIONANTES APLICACIONES MEDICAS EN CANCER, EPILEPSIA, PARKINSON, DIABETES Y CEGUERA
El grafeno, aislado por primera vez en 2004, es el material más delgado de la Tierra con un sólo átomo de grosor. Las impresionantes características de este material lo hacen ser flexible, ligero y al mismo tiempo 200 veces más fuerte que el acero. Es un superconductor eléctrico, muy resistente químicamente, es impermeable a todos los gases y líquidos y más duro que el diamante.
En esta ocasión presentamos nuevas sorprendentes aplicaciones del grafeno orientadas al campo de la medicina. La idea parte de usar microelectrónica flexible y ultradelgada basada en grafeno para registrar actividad neuronal y hacer frente a enfermedades neuronales como la epilepsia, el parkinson, ciertos tipos de ceguera, poder controlar brazos robóticos, para el habla, reconociendo lo que se quiere decir en el cerebro y emitiendo el sonido de forma artificial. Incluso también aplicaría en el caso de depresión profunda.
Además ya se han probado parches experimentales de grafeno para controlar la diabetes sin pinchazos.
Pero también, es posible aplicarlo para detectar el origen de tumores cancerígenos, ya que las células tumorales tienen una actividad eléctrica mayor, la cual puede ser detectada de forma prematura y no invasiva por un material compuesto de grafeno.
A continuación, explicamos todas estas increíbles aplicaciones del grafeno en la medicina.
GRAFENO vs CÁNCER
Este reciente descubrimiento de un equipo de investigadores de la
Universidad de Illinois, que han observado cómo el grafeno puede diferenciar entre células sanas y cancerosas, convirtiéndose así, a falta de más ensayos, en un posible método muy interesante para detectar el cáncer de una forma no invasiva.
Los primeros ensayos han sido simples a la par que sorprendentes, pues estos científicos han tomado muestras de células cerebrales de ratón y las han depositado sobre una lámina de grafeno, comprobando que éste tenía la capacidad de diferenciar entre células sanas y células cancerosas. ¿Pero cómo lo hace?
Todo se basa en la hiperactividad de las células tumorales, que muestran una gran actividad eléctrica. Por eso, al ser el grafeno un excelente conductor de la electricidad, al ponerse en contacto con una de estas células recoge una gran cantidad de electrones, que cambiarán notablemente la energía de vibración de sus átomos de carbono.
Lógicamente, esto no se puede comprobar a simple vista, pero sí que puede detectarse fácilmente con ayuda de mapas de energía de vibración de alta resolución, gracias a los que estos investigadores consiguieron diferenciar con éxito las células sanas de las cancerosas.
GRAFENOS vs EPILEPSIA
Los dispositivos que ya se están probando en estudios sobre
epilepsia en modelos animales en Barcelona podrían utilizarse para detectar de forma precoz las crisis que padecen las personas que tienen esta enfermedad.
Estos dispositivos se podrían implantar en diferentes zonas de la corteza cerebral registrando los cambios eléctricos simultáneamente, así como la intensidad de las ondas cerebrales. Actualmente ya se han realizado estudios en animales con éxito cuyos resultados permitirían crear sensores que pudieran detectar de forma precoz crisis epilépticas en aquellos pacientes que los llevaran implantados en el córtex cerebral, ya que se sabe que la actividad cerebral cambia antes de una crisis.
A partir de ahí, sería el propio dispositivo el que alertaría al paciente enviándole una señal de alarma a un dispositivo móvil externo al que estuvieran conectados. Esa misma señal se podría enviar a un familiar, al centro médico… Sin duda, sería un gran avance para los pacientes que tengan crisis frecuentes. Los resultados de estos estudios serán claves para abordar el diseño y la construcción de los sensores de grafeno en humanos.
El equipo internacional de Andrea Ferrari, de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, y Laura Ballerini, de la Universidad de Trieste en Italia, ha conseguido por vez primera conectar directamente y con la debida eficacia grafeno con neuronas. Comprobaron la capacidad de las neuronas de generar señales eléctricas que se sabe representan actividades cerebrales, y encontraron que las neuronas mantenían sus propiedades de señalización neuronal inalteradas. Se trata del primer estudio funcional de la actividad sináptica neuronal usando materiales basados en grafeno sin recubrir.
Adicionalmente, es factible interferir impulsos eléctricos no deseados, silenciándolos y evitando que generen efectos perjudiciales, con lo cual se abren las puertas al bloqueo de trastornos motores como la epilepsia o el Mal de Parkinson.
Los implantes terapéuticos de grafeno tendrán diferentes funciones. Además del tratamiento de las patologías mencionadas anteriormente, los científicos esperan desarrollar versiones que puedan almacenar en su interior moléculas biológicas, como ácidos nucleicos, fragmentos de proteínas o péptidos, para la modulación de procesos neuropsicológicos.
GRAFENO vs PARÁLIS Y PROTESIS INTELIGENTES
De esa manera, los implantes de grafeno puede registrar la actividad cerebral de las neuronas en forma de señales eléctricas. Hasta ahora, los científicos habían estado experimentando con electrodos basados en tungsteno y silicio, pero con estos materiales habían tenido contratiempos, ya que la reacción del cuerpo a los implantes era “cicatrizar”, impidiendo que la medición clara de las señales eléctricas.
Esos materiales eran más rígidos, en cambio el grafeno sin tratar parece más adecuado para estos casos, es flexible, no tóxico, funciona mejor en un entorno orgánico y no tiene efectos sobre la actividad celular.
En este caso, la creación de microelectrodos de grafeno que pudiesen ser implantados ofrecería ayudaría a registrar y recuperar funciones en cerebros deteriorados.
Por ejemplo, podría aprovecharse esa interconexión para restaurar funciones sensoriales en pacientes con parálisis, pero también para crear una forma de comunicación directa entre el cerebro y
prótesis inteligentes de última generación.
GRAFENO vs CEGUERA
Diversos equipos trabajarán en paralelo en implantes retinales, corticales y cerebrales, así como en dispositivos que se puedan utilizar en el sistema nervioso periférico. Finalmente, la actividad del área de funcionalidades y eficacia terapéutica perseguirá el desarrollo de dispositivos que, además de permitir una interacción con el sistema nervioso para registrar y modular su actividad, tengan aplicaciones terapéuticas.
En principio esta técnica sería aplicable en implantes de retina para pacientes ciegos con el nervio óptico intacto.
En el caso del implante retinal para pacientes con degeneración macular o retinitis pigmentaria, por ejemplo, el dispositivo estimularía el nervio óptico y, mediante una cámara, se trataría de que el paciente recuperara “cierto nivel de visión”
GRAFENO vs DIABETES
Controlar los niveles de glucosa en pacientes diabéticos sin necesidad de molestos pinchazos. Ése es un sueño largamente perseguido por la medicina que, sin embargo, no ha logrado hasta ahora ningún método no invasivo tan eficaz como las agujas. Ahora, un material como recién llegado del futuro, el grafeno, salta los límites de la electrónica para ponerse al servicio de la ciencia y medir los niveles de azúcar en sangre.
Casi basta con ver la fotografía que ha difundido la revista
Nature Nanotechnology para resumir la importancia y la (aparente) sencillez del dispositivo que han desarrollado científicos de la Universidad Nacional de Seúl y e Instituto de Tecnología Gyeonggi-do (ambos en Corea del Sur), y las universidades estadounidenses de Massachusetts y Austin (en Texas).
Gracias a la flexibilidad y a la ligereza del grafeno, los investigadores dirigidos por Dae-Hyeong han logrado diseñar un dispositivo con aspecto de pulsera transparente en la que varios chips integrados son capaces de medir los niveles de glucosa directamente en el sudor. Además, los especialistas han dado un paso más -éste de momento sólo en ratones- al añadirle unas microagujas capaces de administrar a través de la piel la dosis necesaria de un antidiabético (metformina) cuando los niveles de glucosa subían.
Una serie de enzimas colocadas en el sensor son las encargadas de desencadenar una reacción electroquímica cuando la glucosa se eleva con mediciones en tiempo real. Además, cuando esto ocurre a partir de ciertos niveles, las enzimas generan una reacción calórica para que cientos de microagujas que contienen el antidiabético metformina se disuelvan y liberen su contenido en la piel.
En este sentido, el especialista español recuerda que muchos diabéticos se tratan con metformina, pero al tratarse de una pastilla oral, su administración a través del parche no tiene tanta importancia como si hubiesen empleado insulina. “El parche tiene un doble papel de sensor y dispensador, pero la primera, de medición de la glucosa no invasiva es la más interesante desde el punto de vista clínicos”
