Implante de dióxido de titanio con dopamina, alternativa para tratar el Parkinson

*En el IF de la UNAM, Jorge García Macedo y su equipo tienen listo un material líquido semicristalino que reduce la oxidación de la dopamina y la libera gradualmente
*Se espera que el material biocompatible pueda introducirse en el cerebro de pacientes con este padecimiento para dotarlos del neurotransmisor que ha dejado de producir su cerebro en niveles adecuados

Ciudad de México.- Un implante no siempre es un dispositivo sólido como un chip o como un diente sintético que sustituye a otro natural dañado. En el Instituto de Física (IF) de la UNAM, Jorge García Macedo y su equipo desarrollaron uno muy original que es líquido, viscoso como el aceite de oliva, y con estructura atómica semicristalina, visible sólo a nivel nanométrico.

El material, que funciona como un implante, está hecho de dióxido de titanio capaz de almacenar y liberar dopamina, neurotransmisor fundamental para el control del movimiento del cuerpo, entre otras funciones. Además, busca constituir una alternativa para tratar el Parkinson, enfermedad neurodegenerativa que se caracteriza, en etapas intermedias, por un decremento en la disponibilidad de dopamina en el sistema nigroestriatal del cerebro.

El material funciona como un protector, vehículo y sistema de liberación de la sustancia de interés dentro del cerebro.

“La idea es introducir, mediante una jeringa muy fina, el implante en los dos hemisferios del cerebro, en las zonas donde se requiere la dopamina, para que libere gradualmente la sustancia y atenúe los síntomas”, explicó García Macedo, doctor en física y responsable del Laboratorio de Fotónica de Geles del IF, entidad académica en la que es investigador desde hace 35 años.

Física con aplicaciones biomédicas

Con el tiempo, los movimientos involuntarios en los afectados se vuelven cada vez más frecuentes e incapacitantes; actualmente se tratan en su mayoría con Levo-dopa, precursor que se transforma en dopamina dentro del cuerpo del paciente y que sólo llega en pequeñas cantidades a la zona del cerebro que la requiere. Este medicamento disminuye su eficacia y tiene efectos secundarios negativos a mediano plazo.

Con el implante se propone una nueva ruta de medicación local, es decir, que la dopamina sea llevada directamente a la zona en donde hace falta. Para generar el menor daño posible al introducirlo en el cerebro, se pensó que fuese de una consistencia líquida, en lugar de un material sólido, como lo es una película delgada.

El desarrollo se originó en el año 2010, a partir de un acercamiento de Patricia Vergara Aragón, profesora de la Facultad de Medicina (FM), al grupo de García Macedo, con la idea de que ellos obtuvieran y le proporcionaran un material capaz de liberar dopamina, con el cual ella pudiera realizar pruebas in vivo en un modelo animal de hemiparkinsonismo, comúnmente utilizado para el estudio de esta enfermedad.

Desde entonces, García Macedo inició el desarrollo del implante en el IF, junto con su investigadora postdoctoral Ma. Guadalupe Valverde Aguilar, hoy adscrita al Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA) Legaria, del Instituto Politécnico Nacional (IPN), y la entonces tesista de licenciatura en Física de la Facultad de Ciencias de la UNAM, Gina Prado Prone.

Ha sido preparado mediante el método sol-gel (que combina partículas sólidas coloidales en un medio líquido para formar redes tridimensionales para múltiples aplicaciones), en el cual García Macedo es experto y ha trabajado desde hace varios años con su colega, especialista en esta metodología, Jeffrey I. Zink, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA).
Actualmente Prado Prone, ahora maestra en ciencias e ingeniería de materiales (obtuvo su grado con mención honorífica y estudia el doctorado), continúa su colaboración con el investigador.

En el año 2013 se invitó a Vergara Aragón a realizar una estancia sabática en el IF para revisar los resultados de las pruebas que realizó in vivo. Desafortunadamente, éstos mostraron ser inconsistentes y, por consiguiente, inconclusos. En consecuencia, se ha iniciado una nueva colaboración con investigadores de la UNAM (formados en el área biomédica) para que ellos realicen los estudios in vivo del implante.

“Para nosotros es fundamental que la investigación biomédica sea sólida y cumpla con el rigor científico que se requiere, tal como lo hemos hecho para desarrollar el implante”, precisó García Macedo, reconocido con el nivel tres del Sistema Nacional de Investigadores del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Reducir la oxidación

El dióxido de titanio –utilizado para hacer cosméticos y bloqueadores solares, además de emplearse en la industria electrónica y en recubrimientos– ha mostrado, con la estructura semicristalina que posee el implante, reducir la oxidación de la dopamina y ser inocuo para el organismo.

Las nuevas pruebas in vivo realizadas en ratas no dejan duda de que el implante es biocompatible, al menos en el corto y mediano plazos, y que disminuye notablemente los síntomas de la lesión, por lo pronto, hasta por un periodo de dos meses.

El siguiente paso será ampliar los resultados experimentales para que en un futuro próximo se pueda elaborar un protocolo para ensayos preclínicos en humanos, que usualmente tarda cuatro años en ser aprobado y desarrollado. Si los resultados son positivos, entonces podrá ser aplicado como tratamiento en pacientes.

Alta incidencia

La enfermedad de Parkinson tiene una creciente incidencia en México. Su origen es desconocido y multifactorial, pero se sabe que el contacto con diferentes agentes químicos, como algunos pesticidas, puede desencadenarla. Sólo es diagnosticada en etapas avanzadas, debido a que los síntomas se presentan hasta que se ha perdido al menos el 60 por ciento de las neuronas dopaminérgicas, lo que ocurre unos 10 años después de iniciado el proceso.

En la actualidad hay un incremento de esta afección entre la población; crece continuamente y se convierte en un problema de salud pública, señaló García Macedo, quien destacó que se han identificado grupos en el país con mayor incidencia, en regiones que se encuentran en contacto prolongado con pesticidas.