Nanotecnología para la detección precoz de la artrosis

La artrosis en manos es especialmente dolorosa.

Investigadores del Biocentro de la Universidad de Basilea descubrieron una forma para detectar la descomposición del tejido cartilaginoso en sus estadios más precoces, a través de un microscopio atómico de fuerzas.

Con este método se puede descubrir el inicio de una artrosis, antes de que cause daños irreparables.

Cada hombre y cada mujer corren el riesgo de que tarde o temprano los cartílagos de sus articulaciones pierdan elasticidad y, con ello, su funcionalidad. Los tejidos, que normalmente funcionan como amortiguadores en las articulaciones, se vuelven quebradizos, de modo que, en el peor de los casos, los huesos se friccionan unos con otros.

Aproximadamente 100 millones de personas en el mundo sufren de esa dolencia, conocida científicamente bajo el nombre de osteoartritis o artrosis.

Este proceso degenerativo atañe cada vez a más personas, debido a que la población tiende a mantenerse con vida durante más años.

Ayuda, gracias a la nanotecnología

Hasta ahora no existen medicamentos o terapias para acabar con la artrosis. En casos graves es necesario que se implanten articulaciones artificiales, un proceso caro y largo.

El problema principal radica en que las dolencias aparecen una vez que la degeneración de los tejidos ha provocado daños considerables e irreparables.

Una posible solución se abre con el empleo de la nanotecnología, donde concentra sus investigaciones el biólogo Martin Stolz, del Instituto de Estructura Biológica del Biocentro de la Universidad de Basilea.

En una reciente edición de la revista científica ‘Nature Nanotechnology’, Stolz informa de los últimos resultados de su equipo de trabajo.

En sus averiguaciones utilizó el microscopio atómico de fuerzas (AFM, en sus siglas en inglés), como lo bautizó el premio Nobel Gerd Binning en la década de 1980 en el marco de sus trabajos en el centro de investigaciones de IBM, en Rüschlikon (Zúrich).

El microscopio es capaz de hacer visibles las reducidas estructuras moleculares de un material biológico.

Cuando los cartílagos pierden azúcar

Cabe decir que en el Biocentro de Basilea se utiliza un aparato perfeccionado por el Instituto de Microtecnología de Neuchâtel (IMT), elaborado bajo la dirección del investigador suizo Urs Staufer.

Martin Stolz y su equipo utilizan este sofisticado aparato exclusivamente para analizar los tejidos de los cartílagos. El objetivo es descubrir lo que ocurre durante el proceso de envejecimiento de las articulaciones. Estas tareas han llevado a algunos descubrimientos interesantes.

En primer lugar, es necesario saber que los cartílagos están hechos, por decirlo de modo general, con dos tipos de material: fibrillas de colágeno, que soportan toda la estructura, y moléculas semejantes al azúcar (proteoglicanos), encargadas de acumular agua y, de esa forma, dar a los tejidos de los cartílagos sus propiedades elásticas. Si la parte de los proteoglicanos desciende, la superficie del cartílago se vuelve quebradiza.

Ese endurecimiento puede ser detectado con gran precisión por el microscopio que, por trabajar en escala de nanómetros, es capaz de registrar la existencia –o la falta- de las moléculas de proteoglicanos en las redes de las fibrillas. El equipo de Stolz domina bien esa técnica.

Pruebas con ratones

La novedad es que el fenómeno del surgimiento de la artrosis puede ser retardado, según se ha visto en pruebas realizadas en ratones.

Con el empleo del microscopio AFM se analizó el desgaste natural del cartílago en ratones de diversas edades.

«Para hacer la comparación empleamos a ratones modificados genéticamente, que gracias a eso, ya padecen de artrosis a una edad temprana», explica Martin Stolz a swissinfo.

«De ese modo pudimos demostrar que, gracias al AFM, es posible detectar la degeneración de los cartílagos un mes antes del inicio del proceso que lleva a la artrosis. Una ventaja en compración a los métodos tradicionales de artroscopia que requieren de medio año antes de poder ver algún daño».

Aunque funciona con ratones, el método aún no puede aplicarse en el día a día en los consultorios médicos.

«Para poder aplicar la técnica en seres humanos, el microscopio debe ser construido de tal forma que haga posible las mediciones directamente en las articulaciones humanas de las rodillas o de la cadera», comenta Stolz.

Técnicamente, esa exigencia resulta muy compleja, «sobre todo para colocar la sonda del microscopio de modo preciso en la superficie del cartílago analizado», lamenta el científico.

¿Aplicable en 5 años?

El primer prototipo del microscopio resulta tan excesivamente grande y frágil que no puede ser utilizado en las rudas condiciones de una sala de operaciones, «donde esas mediciones tienen, además, que realizarse rápidamente».

Por ello, ahora la atención se centra en un proyecto de construcción de un censor mucho más compacto.

«Si éste funciona correctamente, entonces podremos entregar a los ortopedistas los primeros aparatos en cinco años», espera, optimista, Martin Stolz.

swissinfo, Ulrich Goetz
(Traducción: Patricia Islas Züttel)

Nanotecnología

Los microscopios atómicos de fuerzas (AFM) trabajan en escala de nanómetros. Un nanómetro es una unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro y se abrevia nm.

Cómo funciona: Al rastrear una muestra, es capaz de registrar continuamente su topografía mediante una sonda o punta afilada de forma piramidal o cónica, prácticamente invisible al ojo humano. La sonda va acoplada a un listón o palanca microscópica muy flexible.

La aguja va tocando punto por punto del objeto analizado. Las mediciones se reproducen en el ordenador en una imagen tridimensional de la superficie del objeto.

Artrosis

La osteoartritis o artrosis (artritis degenerativa) es una perturbación crónica de las articulaciones, caracterizada por la degeneración del cartílago y del hueso adyacente, que puede causar dolor articular y rigidez.

La artritis, la perturbación articular más frecuente, afecta en algún grado a personas mayores. Aunque afecta a hombres y mujeres por igual, la dolencia se desarrolla en los hombres a una edad más precoz. Este desgaste se conoce también en casi todos los vertebrados, incluso en los peces, los anfibios y las aves.

Al llegar a los 40 años, muchas personas manifiestan signos de artrosis en tomas radiográficas, especialmente en las articulaciones que sustentan el peso, como la cadera, aunque sólo pocos individuos presentan síntomas de dolencia.

En general, los síntomas se desarrollan de modo gradual, afectando a una o varias articulaciones (de los dedos, la base lumbar, rodillas, caderas, etc.).