Luz contra el cáncer: Dispositivo LED implantable ataca tumores profundos

Ciertos tipos de luz han demostrado ser un tratamiento efectivo y mínimamente invasivo para los cánceres ubicados en o cerca de la piel cuando se combinan con un medicamento activado por la luz. Pero los cánceres profundos, rodeados de tejido, sangre y hueso, han estado fuera del alcance de los efectos terapéuticos de la luz.

Para llevar los beneficios de la luz a estos cánceres más difíciles de alcanzar, ingenieros y científicos de la Universidad de Notre Dame han ideado un dispositivo LED inalámbrico que se puede implantar. Este dispositivo, cuando se combina con un tinte sensible a la luz, no solo destruye las células cancerosas, sino que también moviliza la respuesta de orientación al cáncer del sistema inmunitario. La investigación se publicó en Photodiagnosis and Photodynamic Therapy.

“Ciertos colores de luz penetran el tejido más profundamente que otros”, dijo Thomas O’Sullivan, profesor asociado de ingeniería eléctrica y coautor del artículo. “Resulta que el tipo de luz —en este caso el verde— que no penetra tan profundamente tiene la capacidad de producir una respuesta más robusta contra las células cancerosas”.

Antes de que la luz pueda ser efectiva para destruir las células cancerosas, se debe administrar a las células un tinte con moléculas que absorben la luz. El dispositivo se enciende, el tinte transfiere la luz a energía y esa energía hace que el propio oxígeno de las células sea tóxico, en efecto, volviendo las células cancerosas contra sí mismas.

Si bien otros tratamientos también utilizan como arma el propio oxígeno de las células, este dispositivo provoca una forma particularmente fortuita de muerte celular.

“Trabajando juntos, la estudiante graduada en bioquímica Hailey Sanders y el estudiante graduado en ingeniería eléctrica SungHoon Rho notaron perceptivamente que las células tratadas se estaban hinchando, lo cual es el sello distintivo de un tipo de muerte celular, la piroptosis, que es particularmente buena para desencadenar la respuesta inmune”, dijo Bradley Smith, profesor de ciencia Emil T. Hofman y coautor del artículo.

“Nuestro objetivo es inducir solo un poco de muerte celular piroptótica, lo que luego activará el sistema inmune para que comience a atacar el cáncer”.

En estudios futuros, el dispositivo se utilizará en ratones para ver si la respuesta de muerte del cáncer iniciada en un tumor provocará que el sistema inmune identifique y ataque otro tumor canceroso por sí solo.

O’Sullivan señaló que el dispositivo, que tiene el tamaño de un grano de arroz, se puede inyectar directamente en un tumor canceroso y activarse de forma remota mediante una antena externa. El objetivo es utilizar el dispositivo no solo para administrar el tratamiento, sino también para monitorear la respuesta del tumor, ajustando la intensidad de la señal y la sincronización según sea necesario.

Esta investigación fue uno de los cuatro proyectos financiados por las primeras becas Seed Transformative Interdisciplinary Research (STIR). Iniciadas en 2023 por la Universidad de Notre Dame College of Science y College of Engineering, estas becas están diseñadas para dar un impulso inicial a proyectos de investigación en ciencia e ingeniería en salud humana, medio ambiente y tecnologías de la información.