Los avances en la ciencia biomédica provienen del estudio de todos los diferentes tipos de organismos, desde humanos hasta gusanos redondos, moscas de la fruta y, sí, incluso pepinos de mar. Los autores de un estudio reciente en Science sugieren que la investigación que involucra al pepino de mar tiene potencial para mejorar los tratamientos para la enfermedad de Parkinson, los accidentes cerebrovasculares y las lesiones de la médula espinal. Especulan que es posible que incluso se use en el desarrollo de chalecos antibalas o chalecos antibalas.
Quizás se pregunte qué tiene el pepino de mar que lo convertiría en un organismo interesante para estudiar, y cómo una criatura tan aparentemente mundana podría conducir a avances científicos intrigantes. La respuesta está en la piel de este equinodermo , que puede transformarse de suave y maleable a rígida e inflexible en cuestión de segundos.
El pepino de mar recibe su nombre por su apariencia, que consiste en un cuerpo alargado y rechoncho que se asemeja al precursor del pepinillo. Es un carroñero, deslizándose por el fondo del mar en aguas tropicales, viviendo del plancton y los desechos como alimento. Normalmente, es flexible y utiliza su flexibilidad para deslizarse entre las rocas o posicionarse a lo largo de las líneas de corriente para absorber posibles partículas de alimentos que puedan flotar. Sin embargo, si se toca, su piel pasa de flexible a rígida. Este mecanismo defensivo le proporciona una especie de armadura temporal para protegerse de los depredadores. La transformación está habilitada por una matriz compleja de fibrillas de colágeno y microfibrillas de fibrilina cuya interacción puede cambiarse mediante la liberación de macromoléculas decélulas efectoras . Las células efectoras se activan al tacto.
Un grupo de investigadores de la Universidad Case Western Reserve en Cleveland investigó el mecanismo subyacente a esta transformación con la esperanza de crear un material nanocompuesto análogo a la dermis del pepino de mar . Los nanocompuestos son productos de la nanotecnología que implican la inserción de nanopartículas en materiales macroscópicos. Esto puede alterar la función o diversidad del material macroscópico, por ejemplo haciéndolo más conductor o, en este caso, ajustando su rigidez.
El grupo utilizó un polímero elástico e insertó en él una red rígida de nanofibras de celulosa , formada por bigotes de celulosa tomados de otras criaturas marinas conocidas como tunicados . Los autores señalan que, una vez que se perfeccione el mecanismo, también se podría utilizar celulosa procedente de recursos renovables como la madera y el algodón. La interacción entre las fibras de celulosa se realiza a través de enlaces de hidrógeno , que mantienen rígido el material cuando está seco. Sin embargo, cuando se sumergen en agua, las fibras de celulosa se separan ya que el agua forma preferentemente enlaces de hidrógeno con ellas. Esto hace que la sustancia se vuelva maleable.
Genial, cierto, pero ¿cómo se aplica al cerebro? Bueno, actualmente hay mucho interés en el uso de implantes de microelectrodos intracorticales para medir e influir en la actividad eléctrica del cerebro. Este método de marcapasos cerebral ha demostrado ser muy prometedor en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, el dolor, los accidentes cerebrovasculares y las lesiones de la médula espinal, entre otros trastornos. Desafortunadamente, sin embargo, con los procedimientos actuales, las señales de los electrodos tienden a disminuir después de unos meses, lo que hace que el tratamiento tenga una utilidad cuestionable a largo plazo. Se plantea la hipótesis de que la razón por la que la señal decae se debe a la rigidez del electrodo , que daña el tejido cortical circundante y provoca la corrosión del electrodo cuando las células gliales responden a la amenaza.
Por lo tanto, los autores de este estudio sugieren el uso de un electrodo que se asemeje al material nanocompuesto que diseñaron, que podría hacerse rígido para penetrar en las capas externas del cerebro, y luego más flexible cuando se implanta en el tejido cortical para evitar dañar su medioambiente. La composición acuosa de la corteza podría ser adecuada para desplazar los enlaces de hidrógeno que se forman entre las fibras de celulosa y hacer que el electrodo se vuelva maleable.
Este es un hallazgo valioso para el área prometedora de la estimulación cerebral profunda . Los autores sugieren que su potencial puede extenderse más allá de tales aplicaciones biomédicas si el mecanismo puede diseñarse para reaccionar a estímulos no químicos, como disparadores eléctricos u ópticos. Aquí es donde la tecnología como la armadura corporal podría estar involucrada: flexible en un momento pero rígida y protectora en el siguiente. Sin embargo, ese tipo de aplicación involucra todo tipo de otras dimensiones y está muy lejos. De todos modos, esto tiene bastante potencial para salir de un organismo del que muchas personas solo han oído hablar debido a su comparación aparentemente incongruente con su contraparte vegetal.
Capadona, JR, Shanmuganathan, K., Tyler, DJ, Rowan, SJ, Weder, C. (2008). Nanocompuestos poliméricos sensibles a estímulos inspirados en la dermis del pepino de mar. Ciencia, 319 (5868), 1370-1374. DOI: 10.1126/ciencia.1153307
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