Investigadores de la Universidad de Zaragoza y de la Universidad Pompeu Fabra han desarrollado y patentado un generador de pulsos de alta  tensión para destruir tumores sólidos mediante el fenómeno conocido como electroporación irreversible. Este fenómeno consiste en la muerte de las células al ser estas incapaces de reparar el daño que los campos eléctricos elevados provocan en su pared celular.

Frente a otros métodos para la eliminación de tejidos malignos, la electroporación irreversible presenta importantes beneficios para el paciente puesto que su mecanismo de acción no se basa en alteraciones térmicas y ello aporta mejoras en la recuperación y permite que sea posible tratar tumores que por su localización no serían tratables.

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 generador 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) del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la Universidad Pompeu Fabra, pioneros en el desarrollo experimental de la electroporación irreversible en España.

“La electroporación irreversible no se basa en el uso de radiación ionizante y, a diferencia de otras técnicas físicas de destrucción de tumores, preserva la matriz extracelular con lo que resulta posible el tratamiento de tumores cercanos a estructuras críticas tales como grandes arterias, así como la rápida regeneración del tejido tratado”, explica Quim Castellví, investigador de la Universidad Pompeu Fabra que ha colaborado en este desarrollo junto a Antoni Ivorra, coordinador del BERG. Por parte de la Universidad de Zaragoza, han participado Héctor Sarnago, Óscar Lucía, Alejandro Naval y José Miguel Burdío, coordinador principal del GEPM.

Efectos de la electroporación reversible e irreversibe

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. 

Este desarrollo se inició en el marco de un proyecto financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España (TEC2010-17285)..Título del proyecto: "Métodos y herramientas para la electroporación in vivo", identificador: TEC2010-17285..Duración: de 01/2011 a 12/2013; objeto: sistemas percutáneos para electroporación in vivo. Financiación: Ministerio de Ciencia e Innovación. Investigador Principal: Antoni Ivorra.

Trabajo de referencia:

Héctor Sarnago, Óscar Lucía, Alejandro Naval, José M. Burdío, Quim Castellví, Antoni Ivorra (2016), “ A Versatile Multilevel Converter Platform for Cancer Treatment Using Irreversible Electroporation”,  DOI:10.1109/JESTPE.2015.2512324.