La miniaturización de la tecnología es un campo especialmente atractivo para la medicina, una forma de concentrarse en el foco del problema y dejar de aplicar fuertes fármacos en todo el cuerpo o realizar operaciones peligrosas e invasivas en el paciente. El desarrollo de nanobots y componentes submilimétricos parece la solución a muchos tratamientos y herramientas diagnósticas en enfermedades como la diabetes o el cáncer.

Investigadores de la Universidad de Notre Dame han decidido combinar estas dos revoluciones en un solo proyecto, la terapia fotodinámica y la tecnología minúscula para eliminar los tumores desde su propio interior. Presentan un sistema inocuo para el paciente y lejos de los efectos secundarios de la quimioterapia. Una solución que presenta grandes ventajas, pero aún están en una fase temprana de desarrollo. 

La fototerapia desde dentro

La función curativa de la luz se utiliza en diferentes enfermedades como en recién nacidos con hiperbilirrubinemia e ictericia, causada por la incapacidad del organismo del bebé para eliminar la bilirrubina de la sangre. También es práctica en el cáncer de piel, es decir, los más superficiales por las propias características de esta terapia. Aquellos tejidos enfermos que se encuentra cerca de huesos o en órganos internos no puede beneficiarse de esta luz, de ahí la importancia de este invento.

Esta técnica requiere de solo tres elementos: el fotosensibilizador, la luz y el oxígeno. Tras inyectar el fotosensibilizador, que se acumula en el interior de las células, se aplica la luz LED que puede ser verde, amarilla o roja, como un semáforo, dependiendo de cada caso o el fotosensibilizador que se use.

El cáncer en personas relativamente jóvenes ha aumentado más allá de los diagnósticos de los cribados.

"Algunos colores de luz penetran en el tejido más profundamente que otros", dijo Thomas O'Sullivan, profesor asociado de ingeniería eléctrica y coautor del artículo. "Resulta que el tipo de luz (en este caso la verde) que no penetra tan profundamente tiene la capacidad de producir una respuesta más robusta contra las células cancerosas".

Con la incidencia de la luz sobre la zona tumoral, el fotosensibilizador se activa y transfiere la energía luminosa al oxígeno de las células. Cuando el oxígeno celular recibe esta transferencia de energía se genera un oxígeno reactivo, el cual es tremendamente tóxico para la célula cancerígena y termina destruyéndola.

El ciclo se puede repetir varias veces mientras el fotosensibilizador permanezca en las células, pues este, una vez ha terminado su labor, regresa a su estado original a la espera de un segundo fotón de luz. Este sistema no solo es inocuo para el paciente, pues ni el fotosensibilizador ni el implante o equipo de luz son perjudiciales, y permite aplicar el tratamiento en la zona y tiempo necesario. Una forma de evitar los efectos secundarios de la quimio, en caso de que pueda sustituirse por la terapia fotodinámica. 

Sin embargo, esta alternativa aún debe superar ciertos obstáculos. El primero es la falta de oxígeno con el que trabajar en la zona tumoral, las células tumorales internas son capaces de sobrevivir sin apenas oxígeno, por lo que la terapia fotodinámica no tiene mucho material que aprovechar. El desarrollo de tintes más sensible y efectivos en las células trata de mejorar la potencia de la terapia.

Muestra del tamaño del implante para terapia fotodinámica Universidad de Notre Dame Omicrono

El segundo problema es la forma de llevar la luz a los tejidos más internos, este es el muro que se pretende derribar con el nuevo implante. El dispositivo, que tiene el tamaño de un grano de arroz, se puede inyectar directamente en un tumor canceroso y activarse de forma remota mediante una antena externa.

El LED del implante tiene un volumen de 23 milimetro cúbicos y funciona con energía de RF. Este equipo emite luz con una longitud de onda de 573 nm. Cuando se enciende, la luz tiene la capacidad de excitar el tinte absorbente verde Rose Bengal, que es un fotosensibilizador de tipo II eficiente.

Vigilar la enfermedad

La capacidad inalámbrica del implante se ha puesto a prueba enterrándolo en una pechuga de pollo, una prueba que demostró que efectiva, según detalle el estudio publicado en la Science. En él se asegura que el diminuto dispositivo, combinado con el tinte sensible a la luz, no solo elimina las células cancerosas, sino que también activa la capacidad del sistema inmunológico para atacar el cáncer. 

Recreación de un tumor expandiéndose. Gtres

El tratamiento no solo persigue erradicar la enfermedad, sino también monitorearla. Al mismo tiempo que se administra la fototerapia, se controla la respuesta del tumor, ajustando la intensidad y el tiempo de la señal, según sea necesario. En estudios futuros, afirman los investigadores, el dispositivo se utilizará en ratones para ver si la respuesta de eliminación del cáncer iniciada en un tumor impulsará al sistema inmunológico a identificar y atacar otro tumor canceroso por su cuenta.