Un innovador avance médico está llevando la ciencia ficción a la realidad. Investigadores de la Universidad de Fudan en China han desarrollado implantes de retina experimentales que no solo restauran la visión en animales ciegos, sino que además les proporcionan la capacidad de ver en el espectro infrarrojo.
El problema de la ceguera y las soluciones anteriores
La visión humana depende de células fotorreceptoras en la retina que reaccionan a la luz visible y activan las neuronas del nervio óptico para enviar señales al cerebro. La degradación de estos fotorreceptores es la principal causa de discapacidades visuales, incluida la ceguera.
Los trabajos anteriores en implantes de retina que restauraban cierto grado de visión a los ciegos involucraban el uso de matrices de electrodos que estimulaban eléctricamente las neuronas en la parte posterior de la retina, reemplazando las células fotorreceptoras dañadas. Los pacientes tenían que usar una cámara montada en gafas que enviaba señales al implante para activar esta señalización.
Sin embargo, estos implantes presentaban múltiples problemas:
- Requerían una fuente de energía externa
- Eran poco confiables y difíciles de usar
- Tenían resolución limitada
- El procedimiento quirúrgico necesario era extremadamente complicado
Por todas estas razones, fueron retirados del mercado. Lo que el equipo de Fudan logró fue un implante que funciona sin cámara externa y sin fuente de energía.
La revolucionaria malla de telurio
El proceso de desarrollo comenzó con simulaciones extensas dirigidas a identificar el material adecuado. El candidato ideal era un material fotovoltaico que pudiera generar fotocorriente sin voltaje externo en respuesta a un amplio espectro de luz.
El material principal que surgió de estas simulaciones fue el telurio, un elemento plateado-blanco raro que comparte propiedades tanto de metales como de no metales. El equipo de Fudan fabricó prototipos de implantes de retina usando una malla de nanocables de telurio.
Experimentos exitosos en ratones ciegos
Para los experimentos, el equipo seleccionó ratones genéticamente ciegos que perdieron la vista poco después del nacimiento debido al deterioro de las células fotorreceptoras. Los dispositivos de malla de telurio fueron implantados en un espacio estrecho entre la capa de fotorreceptores y el epitelio pigmentario de la retina.
Después de asegurar que los implantes fueran biocompatibles y no causaran inflamación excesiva, el equipo comenzó a verificar qué tan bien los ratones realizaban tareas visuales.
Pruebas de funcionalidad
Primera prueba: Los investigadores iluminaron los ojos de los ratones para ver si esto haría que sus pupilas se contrajeran. Los resultados fueron prometedores: las pupilas en ratones ciegos se contrajeron como deberían en animales sanos.
Segunda prueba: Los animales fueron puestos en una jaula bien iluminada y fueron recompensados con agua si lamían una superficie dentro de tres segundos después de que se apagaran las luces. Los ratones implantados tuvieron una tasa de éxito de más del 85% comparado con el 98% del grupo de control de ratones no implantados con visión sana.
Los ratones implantados también pudieron:
- Localizar una fuente de luz LED
- Discernir diferentes formas (triángulos, cuadrados, círculos) casi tan bien como los ratones sanos
El superpoder infrarrojo
Pero aquí viene lo más impresionante: las mallas de telurio responden a un rango más amplio del espectro de luz que el rango visual humano normal. Generan corriente cuando se exponen a longitudes de onda infrarrojas cercanas que un ojo humano o de roedor sano no puede ver.
Los ratones sanos destacaron en las tareas cuando la iluminación se mantuvo en el rango visual estándar, pero cuando las luces se cambiaron a infrarrojo, no obtuvieron mejores resultados que el azar. Los ratones implantados, por otro lado, obtuvieron muy buenos resultados, un poco peores que en el rango visual, pero no por mucho.
Pruebas en primates
Finalmente, las mallas de telurio fueron probadas en macacos sanos, un modelo animal mucho más cercano a los humanos que los ratones. Resultó que los macacos implantados podían percibir luz infrarroja, y su visión normal permaneció sin cambios.
Desafíos pendientes
Sin embargo, aún existen varios obstáculos antes de que podamos implementar implantes oculares al estilo Cyberpunk.
Problemas de sensibilidad
Las mallas de telurio, como admite el equipo de Fudan en su documento, son mucho menos sensibles a la luz que los fotorreceptores naturales. El problema con usar modelos animales en la ciencia de la visión es que es difícil preguntarle a un ratón o un macaco qué ven realmente con los implantes.
Basándose en los experimentos de Fudan, sabemos que los animales implantados reaccionaron a la luz, aunque un poco menos efectivamente que aquellos con visión sana. También sabemos que necesitaron un período de adaptación; los ratones implantados no obtuvieron sus impresionantes resultados en su primer intento.
Riesgos quirúrgicos
También existen riesgos asociados con el procedimiento de implantación. La cirugía involucra hacer un desprendimiento local de retina, seguido de una pequeña incisión retinal para insertar el implante. Según Eduardo Fernández, un bioingeniero español que publicó un comentario sobre el trabajo de Fudan en Science, hacer esto en retinas frágiles y enfermas plantea un riesgo de fibrosis y cicatrización.
A pesar de estos desafíos, Fernández encontró los implantes chinos «prometedores». El equipo de Fudan está trabajando actualmente en evaluaciones de seguridad a largo plazo de sus implantes en primates no humanos y en mejorar el acoplamiento entre la retina y el implante.
El futuro de la visión artificial
Este desarrollo representa un paso significativo hacia la restauración de la visión en personas con ceguera causada por degeneración de fotorreceptores. Aunque aún estamos lejos de los aumentos oculares de ciencia ficción, la capacidad de proporcionar tanto visión restaurada como capacidades infrarrojas abre posibilidades fascinantes para el futuro de la medicina visual.
El trabajo del equipo de Fudan sobre implantes de retina de telurio fue publicado en Science, marcando un hito importante en el campo de las prótesis visuales y llevándonos un paso más cerca de hacer realidad la visión artificial avanzada.
