Microelectrodos

para la estimulación eléctrica de la córnea humana

Fecha: 31 de Diciembre de 2021

La aplicación de pequeñas señales eléctricas al tejido nervioso no es exactamente una idea reciente. Luigi Galvani estaba haciendo que las ancas de rana se contrajeran con electricidad en 1792, y en 1873, Henri Dor promocionó la estimulación eléctrica como un remedio para todo tipo de trastornos, incluidas enfermedades oculares como: retinitis pigmentosa (RP), glaucoma, ambliopía y atrofia óptica. No duró mucho, la estimulación eléctrica terapéutica pronto se olvidó a medida que avanzaban los campos de la medicina más convencionales.

Figura1. Mientras disecaba una pata de rana, su bisturí tocó accidentalmente un gancho de bronce del que colgaba la pata. Se produjo una pequeña descarga, y la pata se contrajo espontáneamente.

La estimulación eléctrica transcorneal (TES) volvió a ser un foco de atención a finales del siglo XX, pero su uso se limitó a la investigación neurológica del sistema visual realizada en modelos animales. Su uso potencial terapéutico inició en el año 2015 en pacientes que habían recibido implantes de retina. En ese momento, nuestro grupo de investigación en colaboración con el Hospital Luis Sánchez Bulnes exploramos la posibilidad de fabricación de prototipos de estimulación eléctrica transcorneal selectiva al evaluar sus efectos en pacientes con RP. En estos estudios, descubrimos que las pequeñas señales eléctricas aplicadas a la córnea evocaban percepciones visuales no relacionadas con la luz, conocidas como fosfenos, mejorando la función visual de los pacientes.

¿Qué estaba causando esta mejora? Múltiples estudios demostraron que la función visual mejo

rada inducida por la estimulación eléctrica estaba siendo impulsada por la expresión en el ojo de una mezcla de neurotrófinas, incluyendo: incremento en la secreción de glutamina, activación dependiente de los canales de calcio, incremento de células Müller y el decremento del factor de necrosis tumoral, logrando así efectos terapéuticos en los pacientes.

En el año 2015, nuestro grupo de investigación finalizó el desarrollo del primer prototipo de estimulación eléctrica selectiva para la córnea humana. El prototipo compuesto por 18 pads de alimentación, dos anillos de referencia y un arreglo de 16 electrodos independientes para la estimulación selectiva y variada de la córnea, es el único dispositivo en su tipo en integrar un arreglo de microelectrodos independientes definidos a partir de técnicas de microelectrónica y electrónica flexible. En general, el dispositivo funcionó bien, sin embargo, la integridad del mismo se veía afectada tras su manipulación.

Figura2. Primer prototipo de estimulación eléctrica transcorneal desarrollado por la Dra. Natiely Hernández Sebastián y colaboradores.

Reconociendo el potencial que tiene este prototipo como herramienta de terapia para la regeneración visual, propusimos una segunda etapa de desarrollo, en la cual, se mejoró el diseño del dispositivo en términos de robustez y acoplamiento físico. Fue justamente este diseño el que se registró como esquema de trazado de circuito integrado ante el IMPI y actualmente, ya contamos con la licencia otorgada.

El nuevo diseño, incluye solo una entrada de alimentación para evitar que el dispositivo se fracture durante su manipulación y, además, se incluyeron tres pétalos en la región central para facilitar su acoplamiento a una lente de contacto y a la curvatura de la córnea. Actualmente, el dispositivo se encuentra en proceso de fabricación en el Cuarto Limpio del CIO, una vez fabricado se realizarán pruebas de TES a pacientes diagnosticados con RP en el hospital del ISSTE en León, Guanajuato.

En conclusión, el prototipo propuesto para la TES se ha utilizado de forma segura y eficaz en pacientes con RP y los estudios en curso determinarán mejor si la estimulación eléctrica del ojo puede revertir la degeneración retiniana. El dispositivo también debe evaluarse en pacientes con otras enfermedades oculares que implican daño retiniano, como: degeneración macular relacionada con la edad, glaucoma y enfermedad de Stargardt. Si el dispositivo completa con éxito sus ensayos clínicos y llega a la clínica, su impacto podría ser sustancial; ofrecería esperanza a los pacientes con enfermedades actualmente intratables.

Figura 3. Arreglo de microelectrodos para la estimulación eléctrica de la córnea. Diseño registrado como esquema de circuito de trazado