Investigadores de las universidades de Zaragoza y Pompeu Fabra han desarrollado y patentado un generador de pulsos de alta tensión para destruir tumores sólidos. Lo hace de un modo más rápido, menos tóxico e invasivo que la quimioterapia y la radioterapia mediante electroporación irreversible. Este fenómeno mata las células tumorales, que son incapaces de reparar los daños que los campos eléctricos elevados provocan en su membrana.
Un equipo de científicos de la Universidad de Zaragoza y de la Pompeu Fabra han creado un sistema de electroporación irreversible de prestaciones avanzadas para eliminar tumores sólidos. La electroporación irreversible aplica campos eléctricos en las células malignas, que ya no pueden reparar su membrana. El avance presenta importantes beneficios para el paciente frente a otros tratamientos más agresivos, ya que ni es térmico ni utiliza fármacos, además de ser más rápido, menos tóxico e invasivo que la quimioterapia y la radioterapia.
También podría aplicarse en combinación con las terapias médicas habituales para lograr una efectividad mayor y mejorar significativamente los tiempos de recuperación. La revista científica IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics recoge en su último número este desarrollo tecnológico de aplicación biomédica.
El desarrollo ha sido patentado –con un 66,6% por la Unizar y un 33,3% por la UPF–, despertando el interés de varias empresas, lo que permitirá avanzar en la investigación de la electroporación irreversible como herramienta eficaz en la lucha contra el cáncer. Por el momento, el generador ha sido probado con éxito en estudios in vivo demostrando su capacidad para destruir grandes volúmenes de tejido.
El sistema desarrollado permite la generación de pulsos de mayor tensión y corriente que los actualmente empleados en la clínica, permitiendo volúmenes de tratamiento mayores. Concretamente, el generador puede aplicar tensiones de hasta 12 kilovoltios pico a pico y corrientes de hasta 400 amperios, frente a los 3 kilovoltios y 50 amperios de los generadores en uso clínico. Además el generador permite adaptar la forma y número de pulsos a los requisitos del tratamiento.
Esta invención ha sido liderada por investigadores del Grupo de Electrónica de Potencia y Microelectrónica (GEPM) del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de la Universidad de Zaragoza, en colaboración con el Biomedical Electronics Research Group (BERG) de la UPF, pioneros en el desarrollo experimental de la electroporación irreversible en España.
“Las ventajas respecto a otros tratamientos, comparado con la quimioterapia, por ejemplo, es que es más localizado y menos lesivo, porque no implica calentamiento térmico a diferencia de la radioterapia o de la radiofrecuencia. Son pulsos de microsegundos y no existe calentamiento térmico. Y por tanto, la recuperación es más rápida y con menos secuelas”, explica Óscar Lucía, investigador del GEPM.
Apertura de poros en la membrana
El término electroporación, fenómeno que se conoce desde hace varias décadas, alude al incremento de la permeabilidad de la membrana celular mediante campos eléctricos de magnitud elevada. Estos campos son capaces de alterar el potencial de reposo de la membrana celular de forma que la estructura de la bicapa lipídica se desequilibra dando lugar a poros.
Cuando los pulsos son de baja magnitud, el proceso es reversible ya que la célula es capaz de reparar estos defectos y puede seguir viviendo. De hecho, hasta ahora la electroporación se aplica en este sentido para ayudar a la absorción de fármacos o de ADN a través de los poros abiertos momentáneamente. Sin embargo, con campos eléctricos elevados, la célula no puede reparar los defectos y ello conduce a la muerte celular.
Óscar Lucía ha participado en este desarrollo junto a José Miguel Burdío, coordinador principal del GEPM, Héctor Sarnago y Alejandro Naval. Por parte de la UPF, han colaborado Antoni Ivorra, coordinador del BERG, Grupo de Investigación del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) y Quim Castellví.
Referencia bibliográfica:
Héctor Sarnago, Óscar Lucía, Alejandro Naval, José M. Burdío. "A Versatile Multilevel Converter Platform for Cancer Treatment Using Irreversible Electroporation".IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 4:1, 2016.
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