Los científicos descubren cómo usar la electricidad para curar heridas hasta 3 veces más rápido.

La cicatrización de heridas es un proceso biológico complejo que involucra la participación coordinada de diversos tipos de células, proteínas y señales químicas. El daño en la piel pone en marcha una serie de eventos moleculares y celulares cuyo objetivo final es restituir la barrera protectora del organismo.

Sin embargo, en personas con problemas crónicos, como la diabetes o sistemas inmunocomprometidos, las heridas pueden tardar mucho más en sanar, lo que resulta en complicaciones de salud y un incremento en los costos de atención médica. Un estudio publicado en Lab on a Chip, ha demostrado que la aplicación controlada de campos eléctricos directos puede acelerar el proceso de cicatrización hasta 3 veces en modelos celulares de piel.

El interés en la bioelectrónica aplicada a la medicina regenerativa y los cuidados de la piel ha crecido sustancialmente en la última década. La integración de señales eléctricas como una vía terapéutica para promover la migración celular y la proliferación se conoce como «estimulación eléctrica».

Fundamentos de la señal eléctrica en la cicatrización

En condiciones normales, la piel genera una señal eléctrica natural que, en caso de lesión, produce pequeñas corrientes que guían a las células encargadas de la reparación. Estas corrientes actúan como una especie de “brújula” para los queratinocitos, que se movilizan hacia el centro de la herida para regenerar la epidermis.

Investigaciones previas han demostrado que, cuando estas señales se interrumpen, la cicatrización se vuelve más lenta. En cambio, si se refuerzan o se aplican de forma externa, la velocidad de cierre de la herida puede mejorar notablemente, abriendo nuevas posibilidades en la medicina regenerativa.

Mecanismos celulares que responden a la estimulación

La migración de los queratinocitos, esenciales en la cicatrización de heridas, está influenciada por fuerzas mecánicas y químicas, pero también por señales eléctricas. Diversos estudios han demostrado que la presencia de un campo eléctrico directo puede inducir un fenómeno llamado electrotaxis o galvanotaxis, que hace que estas células se desplacen hacia el polo negativo (cátodo).

Además de orientar su movimiento, la estimulación eléctrica activa rutas dentro de la célula que están relacionadas con la proliferación celular y la reorganización del citoesqueleto, favoreciendo así una reparación más rápida y eficiente del tejido.

Avances recientes en estimulación eléctrica

De acuerdo con el estudio publicado en Lab on a Chip, la microfluídica ha permitido recrear un ambiente de «herida en un chip», donde cultivos celulares de piel se someten a campos eléctricos cuidadosamente dosificados. Este enfoque posibilita medir y controlar la intensidad y la dirección del campo, a la vez que se monitorea en tiempo real la evolución de la herida. Los resultados en modelos de queratinocitos demostraron que un campo eléctrico de alrededor de 200 mV por milímetro puede acelerar la tasa de cierre de la herida hasta 3 veces más que los controles sin estimulación.

Una de las ventajas principales del nuevo enfoque reside en el uso de materiales conductores no metálicos que evitan la corrosión y la liberación de iones potencialmente tóxicos. El estudio resalta la importancia de utilizar hidrogel de PEDOT:PSS, un polímero conductor capaz de inyectar carga sin alterar significativamente el pH del medio celular. De esta manera, las células no se enfrentan a condiciones ácidas o básicas extremas que pudieran frenar la migración o incluso producir citotoxicidad.

Campos eléctricos uni-direccionales y convergentes

En un principio se podría pensar que estimular ambos extremos de la herida con un campo «convergente» llevaría a mejores resultados. Sin embargo, la investigación mencionada encontró que mantener un campo uni-direccional (es decir, con un único cátodo y un único ánodo fijos) produce un cierre más rápido. Este hallazgo sugiere que los queratinocitos se benefician de una dirección de migración más estable. La alternancia de polos podría crear incertidumbre en las células líderes, ralentizando el proceso de cierre.

Aun así, se ha sugerido que en circunstancias clínicas concretas se podrían explorar configuraciones más complejas de electrodos para abordar heridas con formas irregulares o múltiples puntos de entrada. Lo importante es optimizar tanto la geometría del campo como la secuencia temporal para promover una migración celular robusta y sostenida.

La relevancia en modelos de heridas crónicas

Una de las aplicaciones más prometedoras de la estimulación eléctrica es la que atañe a heridas crónicas en pacientes diabéticos. El retraso en la cicatrización bajo estas condiciones es multifactorial, incluyendo alteraciones metabólicas y deficiencias en la función de los queratinocitos. En su estudio, Shaner y colaboradores lograron inducir un estado de baja motilidad en los queratinocitos al inhibir la vía de p38/MAPK. Este tratamiento replicó un fenotipo de cicatrización limitada similar al de las células en un ambiente hiperglucémico.

Al aplicar el campo eléctrico a estas células inhibidas, la tasa de cierre de la herida aumentó significativamente y casi alcanzó el nivel de las células sanas. Este efecto sugiere que la estimulación eléctrica podría restablecer vías intracelulares clave, ayudando a revertir la pérdida de movilidad propia de la diabetes. Aunque se requieren estudios adicionales para comprender totalmente la respuesta in vivo y sus posibles limitantes, estos resultados son alentadores y refuerzan la hipótesis de que la estimulación eléctrica puede ser un tratamiento complementario para heridas complicadas.

Seguridad y viabilidad

Asegurar la estabilidad del pH y evitar la elevación de temperatura son requisitos fundamentales para la implementación de corrientes directas en la práctica clínica. El estudio en Lab on a Chip reporta que, al mantener corrientes en el orden de microamperios a miliamperios y con el uso de electrodos de alta capacidad de almacenamiento de carga, tanto el calentamiento por efecto Joule como los cambios de pH permanecen controlados. Esto resulta esencial para proteger el tejido circundante y permitir que los sistemas de defensa natural y de regeneración sigan operando sin perturbaciones drásticas.

Conclusión

Los avances en microfluídica y la integración de material conductor biocompatible han hecho posible aplicar la electricidad de manera segura para acelerar la cicatrización de heridas en modelos celulares. El estudio mencionado, reporta resultados claros: un campo eléctrico directo de aproximadamente 200 mV mm⁻¹ puede incrementar de forma notable la migración de los queratinocitos, recortando los tiempos de cierre de la herida hasta en un factor de 3.

Este efecto, además, se mantiene en modelos que simulan afecciones de cicatrización como la diabetes. El uso de electrodos no metálicos, unidos a una dosificación de corriente cuidadosamente calibrada, demuestra que es factible combinar eficacia y bioseguridad.

Referencias

• Shaner, S., Savelyeva, A., Kvartuh, A., Et al. (2023). Bioelectronic microfluidic wound healing: a platform for investigating direct current stimulation of injured cell collectives. Lab on a Chip. DOI: 10.1039/D2LC01045C