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Nanotubos de carbono en la córnea para recuperar la visión

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¿Es posible incrustar nanotubos de carbono en el estroma de la córnea con el fin de recomponer su resistencia y elasticidad cuando las fibras de colágeno que lo conforman están dañadas y provocan patologías visuales como la degeneración marginal pelúcida o el queratocono?… Sí, la respuesta es un sí claro, rotundo y diáfano.

En Vissum, junto a la Universidad de Alicante en España, investigan a fondo las aplicaciones de algunos nanomateriales para devolver una visión nítida a millones de personas de todo el mundo sin necesidad de recurrir al trasplante parcial de córnea, al implante de anillos intracorneales o al ‘crosslinking’ (endurecimiento de las fibras de colágeno).

La córnea es una membrana transparente, acuosa, que recubre todas las estructuras internas del ojo. Su forma convexa se pone de manifiesto al mirar de perfil el globo ocular de una persona. Cuando miramos de frente, al ser transparente, lo que vemos es el color del iris y la pupila. La obligación fundamental de la córnea es enfocar la luz entrante en la retina.

Córnea antes de la pupila y el iris
Detalle de la córnea, pupila e iris.
Maqueta del exterior de un globo ocular
Maqueta de un globo ocular. EFE/Pere Linares

 

 

 

 

 

 

Y tiene seis capas, desde el exterior hacia el interior: epitelio, que actúa como barrera; membrana de Bowman; estroma, la más gruesa, con un 90% del espesor corneal; DUA; membrana Descemet; y endotelio… todas ellas aglutinadas entre las aproximadas 500 micras de su zona central y las 700 de las zonas periféricas.

Los doctores Jorge Alió Sanz y Alfredo Vega Estrada no disimulan su entusiasmo por una innovación nanotecnológica que podría resolver un buen número de trastornos ectásicos de la córnea, grupo de enfermedades degenerativas que se caracterizan por el adelgazamiento progresivo de su estroma.

El doctor Alfredo Vega Estrada
El doctor Alfredo Vega. EFE/ Pere linares
El doctor Jorge Alió Sanz.
El doctor Jorge Alió Sanz. EFE/Pere Linares

 

 

 

 

 

“Nunca antes se han utilizado nanomateriales en el estroma corneal y pretendemos ser los artífices de su desarrollo. Buscamos, con perseverancia, una técnica vanguardista, para reforzar este tejido biológico, que sea menos dañina, más rápida, más precisa y más eficaz que las que empleamos hoy en día”, dice el Dr. Alió Sanz, director científico de Vissum.

Nanotubos de carbono, de conejos a personas

Pero antes de llegar a curar los ojos de los humanos es imprescindible investigar sobre ojos ajenos en el laboratorio. Los modelos animales de la primera fase fueron doce conejos blancos de Nueva Zelanda, tratados con la normativa legal más estricta; veinticuatro ojos  que han pasado a la historia de la Humanidad.

El objetivo consistió en inyectarles en el estroma los mencionados nanotubos de carbono, utilizados ya en la industria aeronáutica, en telefonía móvil, en ortopedia protésica o en medicina regenerativa por su alta resistencia mecánica, y comprobar su seguridad, su compatibilidad o su tolerancia con los tejidos oculares.

Dibujo de láminas de grafeno.
Dibujo de unas láminas de grafeno. Imagen cedida por Vissum.

Los nanotubos de carbono (CNT) están compuestos de láminas de grafeno enrolladas. Este grafeno, que también es de carbono puro, forma una estructura molecular de átomos dispuestos en hexágonos.

“Una lámina de un átomo de espesor, muy, muy delgadita y muy, muy pequeñita -comenta el doctor Vega Estrada-, es doscientas veces más resistente que el acero y casi tanto como el diamante“.

 

Los nanotubos, disueltos en una solución salina, se introducen en una especie de bolsillo -‘pocket‘- que se elabora previamente en el estroma, a 300 micras de profundidad de la capa exterior de la córnea.

Cirugía microscópica en una de las córneas de un conejo. Se realiza una incisión con un bisturí especial y se crea un ‘pocket’ en la zona media del estroma corneal, donde se colocan los nanotubos de carbono.
Nanotubos de carbono depositados en el estroma corneal de un conejo blanco de Nueva Zelanda
Nanotubos de carbono depositados en el estroma corneal: A, después de la inyección. B, a los siete días. C, a las doce semanas de la operación. Serie de fotografías cedidas por Vissum

También se usa otra técnica para llevar los nanotubos al estroma.

“Empleamos vehículos farmacéuticos (drop delivery systems) capaces de englobar moléculas, en este caso nanomateriales de carbono. Tienen la cualidad de ser permeables al tejido y distribuir las láminas enrolladas de grafeno entre las fibras de colágeno corneal”, informa el doctor Vega Estrada, premio de excelencia a su tesis doctoral  y coinvestigador en 23 proyectos científicos.

Después de tres meses conviviendo con esta nanotecnología, transparente por su tamaño (un nanómetro, la millonésima parte de un metro), sin infecciones o inflamaciones, sin ningún tipo de efecto secundario en el día a día del pequeño mamífero, los doce conejos blancos pasaron a mejor vida para que la histopatología pudiera hacer su trabajo.

Las flechas rojas indican la posición de los nanotubos dentro del tejido, con una fuerte adhesión. Fotografía cedida por Visssum

De cada grupo experimental se obtuvieron secciones corneales de tres micras de grosor con una dimensión de 5 mm por 15 milímetros.

“Estas láminas biológicas, algunas con las incrustaciones de nanotubos de carbono y otras no, se sometieron a tensión y el resultado fue esperanzador, pero no definitivo“, detalla el también coinventor de tres patentes.

Los nanotubos de carbono y grafeno no aportaron una dureza significativa al estroma porque solo se implementaron en un único pocket y, en teoría, el éxito definitivo se consigue con la diseminación de estos bolsillos por toda la córnea.

“Las noticias excelentes se centraron en la seguridad y la biocompatibilidad de los nanotubos de carbono y grafeno con los tejidos oculares”, indica el especialista en córnea, cataratas y cirugía refractiva.

En la actualidad, Vissum y los investigadores universitarios han entrado en una segunda fase que culminará a finales de 2019, cuando la investigación de laboratorio se convierta en ensayo clínico y los ojos no funcionales de algunos voluntarios ciegos, con la córnea sana, nos den la posibilidad de mirar más y mejor hacia el futuro.

“Estamos en el camino correcto. Conseguiremos endurecer el estroma y, de esta manera, lo haremos más resistente. Detendremos así la progresión de las enfermedades ectásicas de la córnea, como el queratocono, que son crónicas y aumentan el riesgo patológico con el paso del tiempo“, señala este experto hispano venezolano, que no duda en viajar a Mauritania (África) para atender generosamente a pacientes necesitados.

Ojo con queratocono.
Ojo con queratocono. Fotografía cedida por Vissum

El queratocono afecta a una de cada 500 personas o 2.000, dependiendo de la zona geográfica donde vivan. Los síntomas suelen iniciarse en la pubertad y progresan en la segunda y tercera décadas. El 73% de los casos se diagnostican antes de los 24 años de edad del paciente.

El oftalmólogo e investigador, Jorge Alió Sanz, refuerza el objetivo de este proyecto: “Estas nanoestructuras no deben sustituir al tejido natural del paciente, sino que lo deben complementar; rodearlo y endurecerlo para evitar la deformación enfermiza de la córnea… o de la capa de la esclera”.

Grafeno para evitar o corregir la miopía esclerótica

La idea y el proyecto de reforzar el estroma corneal con nanotubos de carbono nació en Vissum hace dos o tres años. Disponen de una patente registrada en EE.UU. y otra a nivel mundial. En esta empresa no se fían a la suerte. La innovación está en su mente y el foco en los pacientes.

“Estos nanomateriales son excelentes andamiajes para el crecimiento celular, lo que les hace ideales para soportar implantes de células de nueva creación, tanto de cultivo celular autólogo como de células madre, que permitan generar tejidos laminados en el ojo”, señala.

Y el ojo, para el doctor Alió Sanz, catedrático de Oftalmología de la Universidad Miguel Hernández de Elche (Alicante), es un órgano tan complejo, o más, que el cerebro.

La retina es un trozo de nuestro cerebro, y si el  globo ocular no funciona adecuadamente, se despresuriza, todo el sistema óptico queda afectado gravemente. Si enferma nuestra esclera -capa exterior de color blanco, gruesa y rica en fibras de colágeno- seremos incapaces de transmitir bien el haz de luz desde la pupila hasta la mácula de la retina… y nos perderemos los detalles más hermosos de la vida”.

Por eso estos investigadores se fijaron en la miopía magna, la que se debe a la fragilidad de la capa esclerótica, un deterioro de origen genético en muchos de los casos y causante del desenfoque, y por tanto, “susceptible de beneficiarse de las enormes posibilidades de los futuros tratamientos nanotecnológicos”, pronostica.

Dos envases de laboratorio que contienen nanotubos de carbono en una solución salina.
Dos envases de laboratorio que contienen nanotubos de carbono en una solución salina. EFE/Pere Linares

La miopía normal se debe a una curvatura excesiva del cristalino, que produce visión borrosa de los objetos lejanos. La alta o magna miopía, presente en pacientes con más de 6 dioptrías o un eje anteroposterior mayor de 26 mm, se relaciona principalmente con las alteraciones físicas del globo ocular.

“Si la esclera está debilitada sabemos que la presión intraocular condiciona su crecimiento y su elongación. El resultado es la miopía, una plaga mundial que, por ejemplo, tiene un incidencia del 60% en la República de Singapur, un país asiático con una alta prevalencia, como en otros de la zona, ya sea por razones genéticas o de estilos de vida”, apunta.

La miopía aumenta desbocada, especialmente los casos más graves, de más de 8 dioptrías.

A las causas genéticas, se han sumado las ambientales: excesivo trabajo de cerca (atados a smartphones, tablets y ordenadores); poco tiempo al aire libre (la falta de luz solar inhibe la dopamina, que a su vez frena el crecimiento excesivo del ojo) y por los estilos de vida diferentes que favorecen los anteriores factores, por ejemplo el exceso de presión académica.

En Asia, la miopía alcanza al 90% de los pacientes con más de veinte años de edad. En Estados Unidos ha aumentado un 700%… las causas hay que buscarlas en los nuevos estilos de vida (el número de miopes casi se ha duplicado desde los años 70 (del 25% al 41,6% actual).

En Europa, más del 47% de los jóvenes (entre 25 y 29 años) tiene miopía y de ellos el 11% miopía alta (más de seis dioptrías). En España, casi el 25% de la población es miope (11,5 millones de personas).

“No olvidemos que la miopía magna es la primera causa de afiliación a la ONCE (Organización Nacional de Ciegos Españoles) -destaca-. No se trata de llevar gafas o no. Es una enfermedad que condiciona por completo la calidad de vida de muchísimos pacientes”, estima el doctor Alió Sanz.

El doctor Jorge Alió Sanz y el periodista Gregorio del Rosario en el despacho del oftalmólogo de Vissum.
El doctor Alió atendió al equipo de EFEsalud en su despacho.

Estos y otros datos consolidan los argumentos científicos para la aplicación ocular de la nanotecnología de carbono, con su mirada microscópica puesta en la miopía magna.

“Es un futuro muy cercano -opina-. Los nanotubos de grafeno permitirán que el ojo crezca con fortaleza, sin debilitamiento de la esclera. Podríamos detener el desarrollo de la miopía e incluso incorporar esta terapia como medida de prevención para evitar la miopía en personas con antecedentes familiares”.

Expertos como el doctor Alió Sanz y el doctor Vega Estrada lo ven muy claro… tanto como la transparencia que desprende el arco iris de su inteligencia.

“La investigación siempre conduce a un análisis crítico de lo que se está haciendo en cada momento, para mejorarlo. Se buscan los puntos débiles o dónde no conseguimos los resultados más adecuados para renovarlos de un modo creativo…

… El conocimiento de lo que ya existe, la identificación del problema y la incorporación de novedades tecnológicas o científicas permiten, en suma, crear nuevas expectativas de tratamientos de todo tipo, farmacológicos, quirúrgicos o biotecnológicos, para mejorar la calidad de vida de los pacientes”.

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