Investigadors de la Universitat de Saragossa i de la Universitat Pompeu Fabra han desenvolupat i patentat un generador de polsos d’alta tensió per destruir tumors sòlids mitjançant el fenomen conegut com electroporació irreversible. Aquest fenomen fa que les cèl·lules morin perquè esdevenen incapaces de reparar el dany provocat pels elevats camps elèctrics en la paret cel·lular.

Davant d'altres mètodes per a l'eliminació de teixits malignes, l'electroporació irreversible presenta importants beneficis per al pacient ja que el seu mecanisme d'acció no es basa en alteracions tèrmiques i això aporta millores en la recuperació i permet que sigui possible tractar tumors que per la seva localització no serien tractables.

La revista científica IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics recull en el seu últim número aquest desenvolupament tecnològic d'aplicació biomèdica.

El desenvolupament ha estat patentat -amb un 66,6% per la Unizar i un 33,3% per la UPF-, i ha despertat l'interès de diverses empreses, la qual cosa permetrà avançar en la investigació de l’electroporació irreversible com a eina eficaç en la lluita contra el càncer.

De moment, el generador ha estat provat amb èxit en estudis in vivo i ha demostrat la seva capacitat per destruir grans volums de teixit.

El generador desenvolupat permet la generació de polsos de major tensió i corrent que els actualment emprats en la clínica, per la qual cosa permet volums de tractament grans.

Concretament, el generador pot aplicar tensions de fins a 12 quilovolts pic a pic i corrents de fins a 400 amperes enfront dels 3 quilovolts i 50 amperes dels generadors en ús clínic. A més el generador permet adaptar la forma i el nombre de polsos als requisits del tractament.

Aquesta invenció ha estat liderada per investigadors del Grup d'Electrònica de Potència i Microelectrònica (GEPM) l'Institut d'Investigació en Enginyeria d'Aragó (I3A) de la Universitat de Saragossa, en col·laboració amb el Biomedical Electronics Research Group (BERG) del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la Universitat Pompeu Fabra, pioners en el desenvolupament experimental de l’electroporació irreversible a Espanya.

"l’electroporació irreversible no es basa en l'ús de radiació ionitzant i, a diferència d'altres tècniques físiques de destrucció de tumors, preserva la matriu extracel·lular amb la qual cosa resulta possible el tractament de tumors propers a estructures crítiques com ara grans artèries, així com la ràpida regeneració del teixit tractat", explica Quim Castellví, investigador de la Universitat Pompeu Fabra que ha col·laborat en aquest desenvolupament  al costat d'Antoni Ivorra, coordinador del Grup de Recerca BERG.

Per part de la Universitat de Saragossa, han participat Hèctor Sarnago, Óscar Llúcia, Alejandro Naval i José Miguel Burdío, coordinador principal del GEPM.

Efectes de l'electroporació reversible i irreversibe

El terme electroporació, fenomen que es coneix des de fa dècades, al·ludeix a l'increment de la permeabilitat de la membrana cel·lular mitjançant camps elèctrics de magnitud elevada. Aquests camps són capaços d'alterar el potencial de repòs de la membrana cel·lular de manera que l'estructura de la bicapa lipídica es desequilibra donant lloc a porus.

Quan els polsos són de baixa magnitud, el procés és reversible ja que la cèl·lula és capaç de reparar aquests defectes i pot seguir vivint. De fet, fins ara l'electroporació s'aplica en aquest sentit per ajudar a l'absorció de fàrmacs o d'ADN a través dels porus oberts momentàniament. No obstant això, amb camps elèctrics elevats, la cèl·lula no pot reparar els defectes i això  condueix a la mort cel·lular.

Aquest desenvolupament es va iniciar en el marc d'un projecte finançat pel Ministeri d'Economia i Competitivitat del Govern d'Espanya (TEC2010-17285). Títol del projecte:"Mètodes i eines per a l’electroporació in vivo",identificador: TEC2010-17285. Durada: de 01/2011 a 12/2013; objecte: sistemes percutanis per a electroporació in vivo. Finançament: Ministeri de Ciència i Innovació. Investigador Principal: Antoni Ivorra.

Treball de referència:

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