¿Existe una mejor manera para que los científicos arrojen luz sobre las células nerviosas de todo el cuerpo? Cuando los investigadores Xinyue Liu y Siyuan Rao comenzaron su colaboración en el MIT, trataron esta cuestión literalmente. La optogenética es una rama interdisciplinaria de la ciencia en la que las células se modifican genéticamente para que sean sensibles a la luz, lo que hace posible inhibir o excitar las células y estudiarlas. su función mediante la aplicación de luz de colores. Normalmente, los cables transmisores de luz que llegan a las células objetivo están hechos de materiales que funcionan bien cuando están estacionarios en el cerebro. Sin embargo, si se implantan en otra parte del cuerpo de un animal de prueba, podrían romperse, dañar el tejido o afectar el comportamiento, lo que dificultaría el estudio del sistema nervioso periférico y del dolor en particular. “Esta fibra flexible amplía la caja de herramientas de enfoques que tenemos .”—Rob Bonin, Universidad de Toronto Ahora, Liu, Rao y sus colegas han desarrollado una fibra óptica suave, flexible y duradera capaz de enviar una señal de luz optogenética lejos del cerebro o la columna vertebral utilizando un nuevo material: el hidrogel. El filamento consta de un núcleo interno y un revestimiento externo de dos versiones del hidrogel con diferentes propiedades refractivas, aunque la fibra tiene sólo aproximadamente un milímetro de diámetro. Los investigadores describieron la fibra óptica y una variedad de formas en que se puso a prueba en ratones modelo en un artículo en Nature Methods, publicado el 19 de octubre. El trabajo añade otra técnica (y un poco de flexibilidad) al repertorio de la optogenética, el estudio del sistema nervioso periférico y posiblemente la futura medicina traslacional, incluido el tratamiento del dolor, el dolor crónico y los trastornos nerviosos. “Esta fibra flexible se expande «La caja de herramientas de los enfoques que tenemos para el trabajo optogenético periférico», dijo Rob Bonin, investigador del dolor de la Universidad de Toronto que no participó en la investigación, y citó la flexibilidad y la durabilidad como dos ventajas principales del nuevo enfoque. En términos generales, los hidrogeles son suaves. redes de polímeros y agua, como el tofu o la gelatina. “Nuestro cuerpo también está hecho de hidrogeles. A excepción de los huesos y los dientes, nuestros músculos y otros órganos son en realidad hidrogeles”, dijo Liu, científico de materiales que ahora trabaja en la Universidad Estatal de Michigan. La fibra utiliza un hidrogel de alcohol polivinílico, seleccionado por su combinación de propiedades ópticas y durabilidad bajo estrés mecánico repetido. La investigación de materiales blandos se inició específicamente teniendo en cuenta la investigación optogenética del dolor en el sistema nervioso periférico. «Si su implante en sí mismo causa dolor, ¿cómo va a utilizar esta tecnología para estudiar el dolor?» dijo Rao, un neurocientífico ahora en la Universidad de Massachusetts Amherst. Y aunque por el momento la fibra de hidrogel figura principalmente como una herramienta de investigación en ratones, las mismas cualidades que distinguen a esta nueva tecnología para la ciencia básica: es duradera y aparentemente cómoda en un cuerpo que se mueve libremente sin comprometer el rendimiento óptico, también son positivos para posibles propósitos terapéuticos. «Estamos trabajando en esa dirección», afirmó Rao. La tecnología promete una amplia gama de aplicaciones potenciales más allá del cerebro y la columna vertebral. Los investigadores anclaron un extremo de su fibra al cráneo de los ratones, lo pasaron por debajo de la piel y envolvieron un manguito en el otro extremo alrededor del nervio ciático de la pierna. Desde un punto de vista práctico, esto hizo que el implante fuera compatible con las fuentes de luz externas existentes y evitó que los ratones arañaran cualquier elemento del dispositivo. Pero también funcionó como una demostración que permitió un rango completo de movimiento del sujeto. A escala de ratón, la fibra necesitaba tener sólo 6 centímetros de largo, pero los autores dijeron que podría extenderse para otros usos. Una serie de pruebas mostraron que la fibra transmitía luz y también cómo se comportaba en los ratones, bloqueando el dolor causado por una placa caliente en el pie e induciendo el movimiento en la pierna. Fundamentalmente, la fibra funcionó bien después de varias semanas de uso voluntario de la rueda de ejercicio, que los investigadores estimaron sumaron miles de curvas y giros. Otros estudios optogenéticos del sistema nervioso periférico en ratones han intentado varios métodos de administración de luz que no utilizan una fibra óptica, en lugar de hacer brillar luz a través de la piel o implantar dispositivos remotos miniaturizados. En comparación, la nueva fibra de hidrogel debería poder apuntar con mayor precisión a células específicas, dijo Rao. Para Bonin, la fuente de luz externa tiene sus pros y sus contras, incluida una luz de mayor intensidad y la posibilidad de que una atadura pueda afectar el comportamiento, respectivamente.Federico Iseppon, un investigador del dolor del University College de Londres que no participó en el estudio, dijo que aunque la fibra puede ser relativamente fácil de usar, aún requerirá conocimientos especializados para fabricarla e implantarla quirúrgicamente. Promete una amplia gama de aplicaciones potenciales más allá del cerebro y la columna vertebral. «Su plasticidad radica en los múltiples tejidos diferentes a los que se podría dirigir esta tecnología», dijo. Liu está trabajando actualmente en una interfaz, como un parche, entre el hidrogel y los órganos que permitiría conexiones que el diseño actual del manguito no hace. No lo permito. Idealmente, la fibra eventualmente también permitirá a los científicos registrar la actividad y enviar señales a las células. 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