Un andamio de biomaterial inyectable ayuda a regenerar el tejido cerebral después de un accidente cerebrovascular en un estudio de laboratorio

Investigadores médicos de la Universidad de Duke han desarrollado un andamio inyectable experimental diseñado para reparar tejido neuronal dañado tras un accidente cerebrovascular isquémico. El tratamiento con biomaterial funciona apoyando físicamente las áreas dañadas del cerebro mientras promueve la formación de nuevos vasos sanguíneos y alienta a las fibras nerviosas a reconectarse. Las pruebas de laboratorio realizadas en ratones con daños por accidente cerebrovascular demostraron una recuperación significativa del movimiento físico y la regeneración celular en comparación con los grupos de control no tratados. El accidente cerebrovascular sigue siendo una de las principales causas de discapacidad a largo plazo en todo el mundo, dejando a menudo a los sobrevivientes con graves deficiencias motoras y cognitivas. Cuando ocurre un accidente cerebrovascular isquémico, un bloqueo corta el suministro de sangre rica en oxígeno a una parte del cerebro, lo que provoca que las neuronas y las células gliales de soporte mueran rápidamente. Si bien las terapias agudas estándar, como los medicamentos anticoagulantes y las trombectomías quirúrgicas, pueden reabrir los vasos bloqueados si se administran en cuestión de horas, la medicina existente ofrece muy pocas opciones para reconstruir el tejido neuronal una vez que se establece el daño permanente. Para abordar esta brecha crítica, el equipo de ingeniería y neurociencia de Duke diseñó una matriz de hidrogel líquido que puede administrarse directamente en las cavidades del accidente cerebrovascular mediante una inyección mínimamente invasiva. Una vez introducido en el cerebro, el polímero líquido se solidifica en un andamio poroso tridimensional adaptado para imitar la matriz extracelular del tejido cerebral natural. Esta red sintética proporciona soporte estructural inmediato a las células adyacentes que de otro modo podrían colapsar en el vacío lleno de líquido dejado por las neuronas muertas. Más allá de ofrecer soporte estructural pasivo, el andamio diseñado está funcionalizado químicamente para guiar los mecanismos de reparación biológica. El material está incrustado con señales moleculares especializadas que reclutan las células inmunitarias endógenas del cuerpo para eliminar los restos necróticos sin desencadenar una inflamación sistémica dañina. Al moderar las reacciones inmunitarias perjudiciales, el andamio crea un microambiente donde las nuevas y frágiles estructuras celulares pueden sobrevivir y prosperar. En ensayos preclínicos, el biomaterial impulsó a las células sanas circundantes a desarrollar redes de nuevos capilares directamente a través de los canales porosos de la matriz. Restaurar esta red microvascular es vital porque las fibras nerviosas en crecimiento requieren un suministro constante de oxígeno y glucosa para sobrevivir y establecer conexiones funcionales. Los investigadores notaron que la infiltración de vasos sanguíneos sanos en la zona dañada ocurrió rápidamente durante varias semanas. A medida que la red vascular se expandió, los axones en regeneración migraron gradualmente hacia el andamio, formando nuevas sinapsis y cerrando las vías neuronales previamente cortadas. Las evaluaciones del comportamiento revelaron que los ratones tratados con el hidrogel lograron mejoras sustanciales en la coordinación motora y la fuerza de agarre. Estos beneficios funcionales se mantuvieron a lo largo del estudio, lo que demuestra que los circuitos neuronales regenerados se integraron eficazmente en el sistema nervioso central del animal. Una ventaja adicional del diseño del biomaterial es su biodegradabilidad con el tiempo. A medida que las células cerebrales nativas, los astrocitos de soporte y los capilares recién formados repueblan la zona tratada, el andamio sintético se descompone lentamente en subproductos no tóxicos que son metabolizados y eliminados de forma segura por el cuerpo. Esta disolución gradual evita reacciones de cuerpo extraño a largo plazo, dejando atrás tejido vivo recién organizado en lugar de una cavidad cicatricial vacía. El equipo de investigación enfatizó que, si bien los hallazgos marcan un paso notable hacia adelante en la neurobiología regenerativa, la terapia todavía se encuentra en la etapa de desarrollo preclínico. Se requerirán pruebas adicionales extensas para confirmar la seguridad, determinar los parámetros de dosificación precisos y evaluar la eficacia a largo plazo en modelos animales más grandes antes de que se puedan considerar ensayos clínicos en humanos. Los investigadores neurológicos de todo el mundo están observando el progreso de cerca, ya que las tecnologías eficaces de reparación cerebral podrían transformar la rehabilitación estándar posterior a un accidente cerebrovascular. Ingenieros biomédicos independientes han señalado que los principios fundamentales detrás de la matriz inyectable también podrían resultar útiles para tratar otras formas de lesión traumática del sistema nervioso central. Si la biocompatibilidad y los beneficios restauradores del material se validan en futuros ensayos clínicos, sistemas de andamio similares podrían eventualmente adaptarse para pacientes que sufren de lesiones cerebrales traumáticas o traumatismos de la médula espinal.