Investigadores del MIT han desarrollado novedosos nanodiscos magnéticos que podrían ofrecer una forma menos invasiva de estimular partes del cerebro, abriendo el camino a terapias de estimulación sin necesidad de implantes o modificaciones genéticas. Estos diminutos discos, de aproximadamente 250 nanómetros de diámetro, serían inyectados directamente en la ubicación deseada del cerebro y podrían ser activados en cualquier momento mediante un campo magnético aplicado externamente. Aunque inicialmente se espera que estos nuevos materiales tengan aplicaciones en la investigación biomédica, tras suficientes pruebas, podrían emplearse en usos clínicos.
El desarrollo de estos nanodiscos se detalla en un artículo de la revista Nature Nanotechnology, escrito por Polina Anikeeva, profesora de los departamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales y Ciencias Cognitivas y del Cerebro del MIT, junto con Ye Ji Kim, estudiante de posgrado, y otros 17 colaboradores del MIT y Alemania. La estimulación cerebral profunda (DBS) es un procedimiento clínico común que utiliza electrodos implantados en regiones específicas del cerebro para tratar síntomas de enfermedades neurológicas y psiquiátricas como el Parkinson. Sin embargo, las complicaciones quirúrgicas y clínicas limitan su aplicación. Los nuevos nanodiscos podrían ofrecer una alternativa menos invasiva para lograr resultados similares.
Durante la última década, se han desarrollado otros métodos de estimulación cerebral sin implantes, pero a menudo estaban limitados por su resolución espacial o capacidad para alcanzar regiones profundas. El grupo de Bioelectrónica de Anikeeva ha trabajado en la transducción de señales magnéticas remotas en estimulación cerebral utilizando nanomateriales magnéticos, pero estos métodos requerían modificaciones genéticas, lo que los hacía inviables para uso humano. Kim, estudiante de posgrado en el grupo de Anikeeva, propuso que un nanomaterial magnetoeléctrico podría ofrecer una vía hacia la estimulación cerebral magnética remota sin necesidad de modificaciones genéticas.
El diseño de los nanodiscos incluye un núcleo magnético de dos capas y una cubierta piezoeléctrica. El núcleo magnético es magnetoestrictivo, lo que significa que cambia de forma al ser magnetizado, induciendo una tensión en la cubierta piezoeléctrica que produce una polarización eléctrica variable. Esta combinación permite que las partículas compuestas entreguen pulsos eléctricos a las neuronas cuando se exponen a campos magnéticos. La forma de disco de los nanodiscos es clave para su efectividad, ya que mejora la magnetoestricción en más de mil veces en comparación con partículas esféricas utilizadas anteriormente.
El equipo probó los nanodiscos en cultivos neuronales y en cerebros de ratones, logrando activar células neuronales y modificar comportamientos sin necesidad de modificaciones genéticas. Los nanodiscos fueron capaces de estimular áreas profundas del cerebro, como el área tegmental ventral y el núcleo subtalámico, regiones asociadas con el control motor y la recompensa. Aunque los resultados son prometedores, aún se requiere trabajo adicional para mejorar la conversión del efecto magnético en un impulso eléctrico. La investigación fue apoyada por varias instituciones, incluyendo los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. y el Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro.
