Nanopartículas recuperan la visión en roedores

Mattia Bramini. Foto: UGR

Devuelven la vista a ratas ciegas gracias a una retina artificial que se inyecta en el ojo

 

Una nueva prótesis basada en nanopartículas recupera la visión en roedores durante ocho meses.

 

UGR / Un equipo internacional de científicos, en el que participa la Universidad de Granada (UGR), ha desarrollado una nueva prótesis de retina artificial que se puede inyectar en el ojo, basada en nanopartículas. Este importante hallazgo científico, que se publica hoy en la prestigiosa revista Nature Nanotechnology, ha permitido devolver la visión durante 8 meses a ratas ciegas sin necesidad de ser operadas.

Este importante hallazgo científico ha permitido devolver la visión durante 8 meses a ratas ciegas sin necesidad de ser operadas

La investigación ha sido desarrollada por investigadores del Centre for Synaptic Neuroscience and Technology del Centre for Nano Science and Technology (Istituto Italiano di Tecnologia, Génova, Italia), en colaboración con varios colegas de las Universidad de Pisa, Génova, Milán y Granada, y hospitales de Génova, Negrar y Mantova. En ella ha participado Mattia Bramini, del Istituto Italiano di Tecnologia y actualmente investigador Marie Curie-Athenea3i en la UGR.

Las distrofias retinianas hereditarias y la degeneración macular relacionada con la edad, que se encuentran entre las causas más frecuentes de ceguera, siguen teniendoen la actualidad tratamientos limitados. Las prótesis retinianas modernasse han desarrollado para estimular la red retiniana interna, pero la falta de sensibilidad y resolución, y la necesidad de emplear cableado o cámaras externas han limitado mucho su aplicación.

En este trabajo, los investigadores demuestran cómo nanopartículas de polímero conjugado (P3HT-NP) pueden mediar la estimulación evocada por la luz de las neuronas retinianas y rescatan persistentemente las funciones visuales de las ratas ciegas.

Las nanopartículas proporcionan una nueva vía en prótesis retinianas con aplicaciones potenciales no solo en la retinitis pigmentosa, sino también en la degeneración macular

Para ello, las nanopartículas se han testado e inyectado por debajo de la retina en un modelo de retinitis pigmentosa en ratas. “En el modelo estudiado, las nanopartículas promueven la activación dependiente de la luz de las neuronas retinianas internas preservadas, recuperando respuestas visuales en ausencia de inflamación de la retina –explica el investigador del Instituto Italiano di Tecnologia y de la UGR Mattia Bramini-. Al conferir sensibilidad a la luz después de una sola inyección, y con el potencial de alta resolución espacial, las nanopartículas proporcionan una nueva vía en prótesis retinianas con aplicaciones potenciales no solo en la retinitis pigmentosa, sino también en la degeneración macular relacionada con la edad”.

Una primera ventaja de la nueva solución presentada por este equipo científico, explotando el enorme potencial de los materiales multifuncionales en la nanoescala, es una mayor resolución espacial comparada con las prótesis bidimensionales existentes.

“Además, las nanopartículas tienen un tamaño de ≈300 nm de diámetro (300 veces más pequeño que el diámetro de un cabello), que les permite permanecer extracelulares a las neuronas manteniendo una alta biocompatibilidad”, señala Bramini.

Cuando son microinyectadas en el ojo de las ratas ciegas, las nanopartículas se distribuyen de manera amplia y persistente en todo el espacio subretiniano, sin que se produzcan reacciones inflamatorias significativas. Después de una sola inyección, las nanopartículas rescatan el comportamiento fisiológico de la retina a la luz, así como la actividad de la corteza visual y agudezavisual, a niveles indistinguibles de los de ratas sanas, un efecto que permanece hasta 8 meses.

 

Mejor que los implantes actuales

En este escenario, las nanopartículas de polímero P3HT representan el primer intento de rescatar la sensibilidad y la discriminación espacial en las retinas degeneradas en respuesta a la luz visible. “Aunque la agudeza visual limitada del modelo animal no permite demostrar de manera concluyente el potencial de resolución espacial de las nanopartículas, la agudeza obtenida en la rata distrófica es igual a lo mejor que se puede lograr con los implantes actuales –explica el investigador de la UGR-. La operación quirúrgica más simple con respecto a la implantación de una prótesis retiniana y la amplia cobertura retiniana, que potencialmente restaura el campo visual completo, abre una nueva vía en las aplicaciones clínicas de las nanopartículas de polímero P3HT en la ceguera degenerativa”.

Las nanopartículas de polímeros semiconductores tienen un alto potencial para aplicaciones biomédicas

Además, al funcionar como actuadores de luz no genéticos para la activación neuronal, las nanopartículas de polímeros semiconductores tienen un alto potencial para aplicaciones biomédicas en enfermedades degenerativas de la retina y, posiblemente, en otras enfermedades del sistema nervioso central.

El equipo de investigación que realizó el estudio está compuesto por: José Fernando Maya-Vetencourt, Giovanni Manfredi, Maurizio Mete, Elisabetta Colombo, Mattia Bramini, Stefano Di Marco, DmytroShmal, Giulia Mantero, Michele Dipalo, Anna Rocchi, Mattia L. DiFrancesco,Ermanno D. Papaleo, Angela Russo, Jonathan Barsotti, Cyril Eleftheriou, Francesca Di Maria, Vanessa Cossu, Fabio Piazza, Laura Emionite,Flavia Ticconi , Cecilia Marini , Gianmario Sambuceti, Grazia Pertile, Guglielmo Lanzani y Fabio Benfenati.

Referencia bibliográfica: 
‘Subretinally injected semiconducting polymer nanoparticles rescue vision in a rat model of retinaldystrophy’. José Fernando Maya-Vetencourt, Giovanni Manfredi, Maurizio Mete, Elisabetta Colombo, Mattia Bramini, Stefano Di Marco,DmytroShmal, Giulia Mantero, Michele Dipalo, Anna Rocchi, Mattia L. DiFrancesco, Ermanno D. Papaleo, Angela Russo, Jonathan Barsotti, CyrilEleftheriou, Francesca Di Maria, Vanessa Cossu, Fabio Piazza, Laura Emionite, Flavia Ticconi, Cecilia Marini, Gianmario Sambuceti, Grazia Pertile, Guglielmo Lanzani and Fabio Benfenati. Nature Nanotechnology. https://doi.org/10.1038/s41565-020-0696-3

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