Investigadores del Hospital de Parapléjicos desarrollan microelectrodos de fibra de carbono que permiten el movimiento estimulando la médula espinal

Científicos del Laboratorio de Reparación Neural y Biomateriales del Hospital Nacional de Parapléjicos, centro dependiente del Servicio de Salud de Castilla-La Mancha (SESCAM), han comprobado experimentalmente en roedores la mayor utilidad y eficacia de unos electrodos que han fabricado con microfibras de carbono, frente a electrodos de aleaciones metálicas utilizados tradicionalmente, a la hora de estimular la médula espinal y generar movimiento de grupos musculares.

En el trabajo que han llevado a cabo en este laboratorio se han fabricado y utilizado estos electrodos de microfibra de carbono para estimular las neuronas que controlan el músculo tríceps de la pata delantera de ratas anestesiadas. Mediante esta estimulación se consigue producir la extensión de la pata de los roedores.
Combinando el uso simultáneo de técnicas de electromiografía, que permiten detectar y medir la actividad eléctrica del músculo, y de cinemática, que analizan el movimiento de la extremidad grabado mediante cámaras de alta velocidad, han podido valorar la utilidad de estos microelectrodos.
Según uno de los investigadores del citado laboratorio, Hugo Vara, “estas microfibras tienen dos ventajas principales: un tamaño más pequeño (siete micras de diámetro -una micra es la milésima parte de un milímetro-) y una mayor flexibilidad que los electrodos metálicos, lo que reduce el riesgo de producir daños durante el proceso de implantación”.
Sin embargo, prosigue el científico, “una limitación que presenta cualquier microelectrodo es que precisamente la reducción en su tamaño lleva aparejada una merma de sus propiedades de conducción eléctrica, propiedades que constituyen parte esencial de su funcionamiento. Para intentar solucionar este inconveniente, los microelectrodos de fibra de carbono fueron previamente recubiertos con una fina capa de un polímero conductor”.
Durante los experimentos se pudo comprobar que los electrodos de microfibra de carbono son muy efectivos para activar motoneuronas espinales específicas. Además, cuando los electrodos se recubrieron con el polímero conductor, se observó una mayor actividad eléctrica en los músculos inervados por las motoneuronas espinales estimuladas.
Un beneficio adicional de la presencia del polímero sobre los electrodos es que evitó la generación de voltajes indeseados que pudieran producir daños celulares durante la estimulación eléctrica. Así pues, estas microfibras de carbono con polímero constituyen una opción válida para el desarrollo de electrodos efectivos y mínimamente invasivos que podrían ser incorporados en instrumentos neuroprotésicos. “No obstante, nuevos experimentos deberán llevarse a cabo para poder garantizar que el uso de este tipo de electrodos a largo plazo es biológicamente seguro”, ha apuntado Hugo Vara.
Desde hace algo más de una década, la microestimulación intraespinal (denominada ISMS) se ha postulado como una alternativa novedosa para eventuales terapias de rehabilitación dirigidas a la restauración de funciones motoras tras la lesión medular.
Se trata de una técnica que busca activar aquellas neuronas de la médula espinal que controlan la funcionalidad de fascículos musculares concretos. Para esto es necesario aplicar diminutas corrientes eléctricas a las neuronas a través de microelectrodos que deben ser implantados en el tejido nervioso de la médula espinal. Con anterioridad, la ISMS que se venía realizando en modelos experimentales en otros laboratorios de investigación empleaba electrodos de aleaciones metálicas.
El proyecto Neurofibres avanza
El trabajo, cuyos resultados han sido publicados recientemente en la revista Acta Biomaterialia, constituye una pequeña parte de los objetivos incluidos en el proyecto europeo Neurofibres. Desde enero de 2017 el Laboratorio de Reparación Neural y Biomateriales de Parapléjicos, que dirige Jorge Collazos, coordina el proyecto europeo Neurofibres, destinado al desarrollo de microfibras electroconductoras biofuncionalizadas para el tratamiento de la lesión de la médula espinal.
Dotado con más de cinco millones de euros por la Comisión Europea, Neurofibres es uno de los doce proyectos de gran relevancia estratégica elegidos entre más de doscientos que se presentaron al programa europeo que promueve Tecnologías Emergentes de Futuro (FET) en el apartado Proactive, dedicado a medicamentos y terapias bioeléctricas, en el marco Horizonte 2020.