Demuestran el efecto neuroprotector del grafeno en enfermedades como el párkinson

Un equipo internacional de investigadores, liderado por la doctora Noela Rodríguez Losada, bióloga del Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales de la Universidad de Málaga, ha demostrado que distintos materiales basados en grafeno pueden proteger a las neuronas dopaminérgicas frente a algunos de los principales procesos celulares implicados en enfermedades neurodegenerativas como el párkinson. El estudio, publicado en la revista International Journal of Molecular Sciences, abre una prometedora vía hacia el desarrollo de nuevos biomateriales con aplicaciones neuroprotectoras y neuroregenerativas.

La imagen muestra células embrionarias SN4741 cultivadas en laboratorio sobre una placa de cultivo y tratadas con material grafénico para inducir su diferenciación. Este proceso se evidencia mediante un triple marcaje fluorescente, que permite identificar distintas características de las células.

La investigación se ha centrado en analizar cómo diferentes formas de grafeno —óxido de grafeno (GO), grafeno parcialmente reducido (PRGO) y grafeno totalmente reducido (FRGO)— influyen en la supervivencia y maduración de neuronas dopaminérgicas cultivadas en el laboratorio. Estas neuronas son las principales afectadas en el párkinson, una enfermedad caracterizada por su pérdida progresiva y por la acumulación de proteínas mal plegadas en el interior de las células nerviosas.

La imagen muestra células embrionarias SN4741 cultivadas en laboratorio sobre una placa de cultivo y tratadas con material grafénico para inducir su diferenciación. Este proceso se evidencia mediante un triple marcaje fluorescente, que permite identificar distintas características de las células.

Protección frente al estrés celular

Los resultados muestran que, cuando se emplea en dosis bajas, el grafeno no solo es biocompatible, sino que ejerce un efecto protector frente a dos de los grandes enemigos de las neuronas en el párkinson: el estrés oxidativo y el estrés del retículo endoplásmico, ambos estrechamente ligados a la degeneración neuronal.

Mónica Navarro, investigadora y coautora principal del artículo científico.

En concreto, los investigadores utilizaron toxinas muy conocidas en modelos experimentales de párkinson, como el MPP⁺, que daña las mitocondrias y dispara el estrés oxidativo, y la tunicamicina, que provoca la acumulación de proteínas mal plegadas dentro de la célula. “Frente a estas agresiones, explica la profesora Rodríguez Losada, los materiales grafénicos redujeron de forma significativa el daño celular, disminuyeron la liberación de marcadores de toxicidad mitocondrial y limitaron la acumulación de α-sinucleína, una proteína clave en el desarrollo de la enfermedad de Parkinson”. De hecho, los resultados indican que en los ensayos la toxina MPP⁺ llegó a triplicar los niveles de α-sinucleína, mientras que el tratamiento con grafeno parcialmente reducido consiguió disminuir ese aumento en torno a un 50 %, acercándolo a valores similares a los de neuronas no dañadas.

Entre todas las variantes estudiadas, los microflakes —partículas— de grafeno parcialmente reducido (PRGO) destacaron por su mayor eficacia. Este material no solo protegió a las neuronas frente al daño inducido por toxinas, sino que además favoreció su maduración y activó mecanismos celulares asociados a la adaptación al estrés.

Noela Rodríguez, investigadora responsable del estudio.

En este sentido, uno de los hallazgos más relevantes fue el aumento de la expresión de Torsina 1A, una proteína implicada en el correcto plegamiento de otras proteínas dentro de la célula. Al mismo tiempo, se observó una reducción en la activación de sensores de estrés como PERK y eIF2α, lo que sugiere, como sostiene la experta, “que el grafeno ayuda a las neuronas a gestionar mejor situaciones de sobrecarga proteica, uno de los procesos que contribuyen a su degeneración en el párkinson”.

Protección y maduración neuronal

De otro lado, el estudio también aporta evidencias de que los materiales grafénicos no se limitan a proteger a las neuronas, sino que también favorecen su maduración funcional. Las células cultivadas sobre estos materiales mostraron una mayor expresión de marcadores propios de neuronas dopaminérgicas maduras y una organización más compleja, lo que para los expertos es compatible con la formación de redes neuronales.

“Además, señala la investigadora, este doble efecto de ‘protección’ y de ‘promoción de la maduración’ resulta especialmente interesante desde el punto de vista de la medicina regenerativa, ya que sugiere que el grafeno podría emplearse en el futuro como soporte de terapias celulares dirigidas a enfermedades neurodegenerativas.

Un trabajo multidisciplinar e internacional

La investigación ha sido desarrollada por un equipo multidisciplinar que integra neurocientíficos básicos, clínicos y expertos en nanotecnología. Junto a la Universidad de Málaga y el Instituto de Investigación Biomédica de Málaga (IBIMA), han participado centros de Argentina, Valencia, Noruega y Estados Unidos, incluido el National Institutes of Health (NIH) en Bethesda.

Aunque los autores subrayan que se trata de un estudio realizado en células en laboratorio, los resultados evidencian que los biomateriales inteligentes basados en grafeno podrían convertirse en una herramienta clave para modular el estrés celular y proteger las neuronas en el contexto de enfermedades neurodegenerativas.

El siguiente paso será evaluar estos efectos en modelos más complejos y, a largo plazo, explorar su posible aplicación clínica.

Referencias bibliográficas:

Vallejo Perez D, Navarro M, Segura-Segura B, Wendelbo R, Bandrés-Ciga S, Arraez MA, Arraez C, Rodriguez-Losada N. Neuroprotective Effects of Low-Dose Graphenic Materials on SN4741 Embryonic Stem Cells Against ER Stress and MPTP-Induced Oxidative Stress. International Journal of Molecular Sciences. 2025; 26(18):8821. https://doi.org/10.3390/ijms26188821