El cáncer cerebral afecta a más de 24.000 personas en EE.UU. cada año, y más de 18.000 estadounidenses morirán de uno en 2023, según la Sociedad Americana del Cáncer.

Cuando a una persona se le diagnostica un tumor cerebral canceroso, suele extirparse quirúrgicamente y luego se utiliza quimioterapia para eliminar las células restantes, pero son especialmente resistentes porque el revestimiento de los vasos sanguíneos impide el paso de grandes moléculas que podrían dañar el cerebro.

También impiden que los quimiofármacos y otras terapias útiles las eliminen y traten otras enfermedades cerebrales. Una forma segura y eficaz de traspasar la barrera hematoencefálica consiste en utilizar ultrasonidos para sacudir las células lo suficiente como para abrir poros lo bastante grandes para permitir el paso del medicamento.

Pero no es fácil hacer que los ultrasonidos atraviesen el grueso cráneo humano. Por lo general, hay que colocar estratégicamente varios aparatos y enfocar cuidadosamente la zona del tumor con una máquina de resonancia magnética inmediatamente después de administrar la quimioterapia en el hospital.

El proceso dura cinco o seis horas y los potentes ultrasonidos pueden dañar los tejidos. Rara vez se realiza más de una vez, a pesar de que la mayoría de los pacientes con cánceres cerebrales agresivos reciben quimioterapia durante meses. Aplicarlos cada vez que el paciente recibe quimioterapia sería mucho más eficaz. Pero como el proceso es tan engorroso, rara vez se realiza.

El lDepartamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Connecticut (EEUU) está especializado en polímeros piezoeléctricos biodegradables. Piezoeléctrico significa que un material vibra cuando lo atraviesa una pequeña corriente eléctrica. Ya habían construido un implante cerebral por ultrasonidos piezoeléctrico, biodegradable y seguro, pero no era tan potente como la cerámica piezoeléctrica tradicional. Así que el laboratorio utilizaron una técnica totalmente nueva para producir un ultrasonido de polímero biodegradable tan potente como los de cerámica.

El equipo quería utilizar cristales de glicina, un aminoácido que es una proteína común en el organismo y del que recientemente se ha descubierto que es fuertemente piezoeléctrico. La glicina es segura y biodegradable, pero demasiado; se disuelve rápidamente en agua. Además, los cristales de glicina son quebradizos y se rompen con facilidad, lo que dificulta enormemente su manipulación y la fabricación de un dispositivo de ultrasonidos útil.

Los investigadores idearon una solución novedosa. Cultivaron cristales de glicina y los rompieron intencionadamente en trozos de unos pocos cientos de nanómetros. Después los hilaron (a alta tensión en un proceso llamado electrospinning) con policaprolactona (PCL), un polímero biodegradable, para fabricar películas piezoeléctricas compuestas de nanofibras de glicina y PCL.

Con un pequeño voltaje (~ 0,15 Vrms), la película puede generar ultrasonidos a 334 kilo-pascales, más o menos lo mismo que un implante cerebral cerámico por ultrasonidos. El equipo recubre la película de glicina-PCL con otros polímeros biodegradables para protegerla. El poli-L-láctido (PLLA), un posible recubrimiento, tarda unas seis semanas en descomponerse.

Probaron el dispositivo en ratones con cáncer cerebral. Los trataron con PTX (paclitaxel), una potente sustancia química quimioterapéutica eficaz contra el cáncer cerebral pero difícil de traspasar la barrera hematoencefálica. El ultrasonido de glicina-PCL lo logró: los tumores se redujeron y el tratamiento duplicó la vida, en comparación con los que no recibieron tratamiento.

El tratamiento combinado de ultrasonidos con glicina-PCL y PTX también fue mucho más eficaz para los ratones que el tratamiento con PTX solo, o con PTX y ultrasonidos de la versión original, menos potente, del dispositivo de ultrasonidos biodegradable del laboratorio de Nguyen, basado en PLLA.

Además de la eficacia terapéutica mencionada, el equipo ya ha realizado un estudio de seguridad de seis meses del dispositivo implantado en el cerebro y ha comprobado que no tiene efectos adversos. Ahora empezarán a probar la seguridad y eficacia en animales grandes.