La NASA investiga el uso de la luz roja como terapia

¿Puede la luz ayudar a que una herida cicatrice más rápido? ¿Puede aligerar el dolor? ¿Puede evitar la pérdida de la vista? Aunque décadas de estudios indican que sí, incluida una extensa investigación financiada por la NASA, la creciente evidencia no siempre ha llamado la atención que cabría esperar de descubrimientos tan sorprendentes.

Esto puede deberse a que no se entienden los mecanismos biológicos por los que actúa la luz. Por ello, aunque el médico danés Niels Ryberg Finsen recibió un premio Nobel en 1903 por descubrir que la exposición a la luz roja concentrada aceleraba la cicatrización de las llagas causadas por el lupus, el mismo se mostró reacio a ponerlo en práctica porque no entendía cómo funcionaba.

El efecto de la luz sobre el organismo resulta tan increíble que los científicos y médicos parecen sentirse incómodos. En un artículo de 1989 sobre los beneficios para la salud de la luz láser de baja potencia, la biofísica Tiina Karu señaló que el tratamiento parecía "muy increíble e incluso misterioso". Además, escribió, su efectividad contra muchas dolencias diferentes solo aumentó sus dudas porque parecía una cura universal. Y ningún médico quiere hablar de milagros.

Karu planteó la hipótesis de que la luz roja trataba muchas afecciones porque mejoraba la función celular general al estimular las mitocondrias que impulsan el metabolismo en las células animales. Esto aceleraría la producción celular y aliviaría el estrés oxidativo, un factor que causa la inflamación y los síntomas del envejecimiento y, en última instancia, contribuye a la diabetes, el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas y otras enfermedades.

Hoy en día se cree que las longitudes de onda rojas e infrarrojas son absorbidas por la citocromo C oxidasa, una enzima clave en el metabolismo celular, y probablemente por otras sustancias químicas sensibles a la luz, lo que desencadena una cascada de efectos dentro de la célula.

Karu y otros comenzaron a sospechar que la luz láser "uniforme" probablemente no era necesaria para producir efectos beneficiosos, pero fue la NASA la que finalmente respondió esa pregunta después de que la agencia espacial tropezó con ella accidentalmente.

LED rojo para sanar heridas y tratar el dolor

A fines de la década de 1980, el ingeniero Ron Ignatius trabajaba en una empresa que se asoció con el Centro de Robótica y Automatización Espacial de Wisconsin (WCSAR), que fue financiado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama. Cuando la tecnología de diodos emisores de luz (LED) ingresó al mercado comercial, Ignatius trabajó con WCSAR para estudiar esta nueva iluminación para el cultivo de plantas en el espacio. En 1989, Ignatius fundó Quantum Devices Inc., y la financiación de Small Business Innovation Research (SBIR) de la NASA pagó a la empresa para completar una unidad LED que sirvió para cultivar patatas en el transbordador espacial en 1995.

Pero la investigación tuvo un efecto secundario. Los LED eran rojos y azules porque estas son las longitudes de onda de luz más eficientes para impulsar la fotosíntesis, y los científicos de la NASA que pasaron tiempo trabajando con sus manos bajo la iluminación descubrieron que las abrasiones en sus manos parecían sanar más rápido de lo normal.

Así fue como la NASA se topó con el mundo de luz terapéutica. La agencia vio una posible solución a un problema de larga duración en los viajes espaciales: sin gravedad, los músculos y huesos de los astronautas se atrofian, y las heridas sanan lentamente, todo lo cual pone en peligro las misiones.

Ignatius también se interesó en los posibles usos médicos de los LED. Cuando se enteró de que Harry Whelan, un neurólogo de la Facultad de Medicina de Wisconsin, estaba investigando las aplicaciones médicas de la luz, contactó con él.

Entre 1995 y 2003, una serie de ocho contratos SBIR de la NASA, en su mayoría de Marshall, financiaron la experimentación sobre los usos médicos de los LED, llevados a cabo entre Quantum Devices, el Medical College of Wisconsin y algunas otras entidades.

Se ha demostrado recientemente que la luz láser del infrarrojo cercano acelera la cicatrización de las heridas, en particular aquellas que carecen de oxígeno, al aumentar la producción de proteínas del factor de crecimiento, colágeno y vasos sanguíneos. Pero los láseres tenían inconvenientes, dijo Helen Stinson, quien supervisó el trabajo como ingeniera principal en el Departamento de Sistemas de Vehículos y Naves Espaciales de Marshall. “Con los láseres, hay que tener cuidado de no dañar el tejido circundante, y además consumen mucha energía y son caros”, dijo Stinson.

Además de abordar estos problemas, las matrices de LED también se pueden diseñar para emitir múltiples longitudes de onda y pueden cubrir un área más grande que un láser.

A través de la experimentación, los investigadores demostraron que los LED rojos y de infrarrojo cercano de alta intensidad aceleraron significativamente la curación de heridas privadas de oxígeno en ratas y también aceleraron el crecimiento y la proliferación de cultivos de células de piel, huesos y músculos de ratones y ratas.

El equipo suministró dispositivos LED a las tripulaciones de la Marina de los EE. UU. para el tratamiento de lesiones de entrenamiento. Estos produjeron una mejora de más del 40 por ciento en las lesiones musculoesqueléticas y un tiempo de curación de las laceraciones un 50 por ciento más rápido, en comparación con los grupos de control.

Alrededor de ese tiempo, Whelan y sus colegas demostraron que la irradiación con el rojo de los leds diseñados por Quantum Devices impidieron que el metanol causara ceguera en ratas, lo que los llevó a sugerir la terapia de luz como tratamiento para las dolencias de la retina, desde el glaucoma hasta la degeneración macular relacionada con la edad.

Con financiamiento militar adicional, Quantum Devices avanzó esta tecnología hacia el dispositivo portátil WARP 10, para la recuperación acelerada de combatientes mediante fotobiomodulación, para tratar el dolor, la inflamación y las lesiones menores en el personal militar. La Administración de Medicamentos y Alimentos de los Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) autorizó su uso para el alivio temporal de dolores musculares y articulares menores, artritis y espasmos musculares. La empresa comercializó el dispositivo y lo mejoró en 2007 con el WARP 75, más grande y avanzado.

La asociación de Quantum Devices con la NASA y el Colegio Médico de Wisconsin, junto con la Universidad de Alabama en Birmingham, culminó con un ensayo clínico que utilizó el WARP 75 para tratar con éxito las llagas que se forman en las membranas mucosas de los pacientes sometidos a radioterapia y quimioterapia de preparación para los trasplantes de médula ósea.

Dos años después de la muerte de Ignatius en 2011, Quantum Devices abandonó el campo de los LED médicos y la NASA no terminó usando la tecnología en el espacio. Para entonces, sin embargo, la investigación financiada por la NASA había dado lugar a una multitud creciente de empresas que comercializaban la técnica.

Sin embargo, no todos esos dispositivos son iguales, dijo Robin Schumacher, quien manejó el marketing de Quantum Devices durante los años de WARP. “El WARP sigue siendo una tecnología a pasos agigantados mejor que el 99% de lo que hay en el mercado hoy en día”, dijo Schumacher, y señaló que los dispositivos utilizaron una construcción avanzada para producir de manera eficiente una irradiación intensa y uniformemente distribuida en longitudes de onda específicas sin calor peligroso.

Y la investigación iniciada por la NASA no solo avanzó en la comprensión de los científicos sobre la capacidad de las diferentes longitudes de onda para penetrar en el cuerpo y provocar respuestas celulares, sino que también incluyó algunos de los primeros experimentos sobre la optimización de dosis con diferentes niveles de intensidad y tiempos de tratamiento, dijo Schumacher. Los dispositivos que no se basan en este conocimiento “son solo bombillas”, dijo.

Después de la muerte de Ignatius, Schumacher comenzó a trabajar en Multi Radiance Medical Inc. de Solon, Ohio, que produce dispositivos de terapia de luz para fisioterapia, medicina deportiva, aplicaciones veterinarias y más. La empresa se fundó en 2006 y ha incorporado muchos de los hallazgos de la NASA y sus socios.

Los dispositivos Multi Radiance ahora combinan luz LED y láser superpulsado simultáneamente, dijo Doug Johnson, vicepresidente senior de asuntos clínicos y científicos de la compañía, explicando que los pulsos láser rápidos crean un efecto acústico en el tejido que aumenta la penetración de la luz LED.

Antes de la participación de la NASA, los dispositivos de terapia de luz se basaban completamente en láser, lo que los hacía inseguros para uso doméstico, dijo Johnson. “Así que solo estaba disponible en las clínicas. La NASA lo hizo simple, accesible, fácil de usar y seguro”.

Dispositivos más pequeños con más usos

Multi Radiance comenzó fabricando dispositivos grandes y estacionarios para clínicas, pero cuando la empresa comenzó a seguir el ejemplo de WARP con dispositivos inalámbricos de mano alrededor de 2010, pudo ingresar tanto al mercado doméstico como a las aplicaciones veterinarias. “Si está tratando a un caballo en un establo, no puede tener cables y enchufar una consola”, señaló Johnson. Algunos de los dispositivos veterinarios de la compañía también usan luz azul para tratar infecciones y otras aplicaciones antibacterianas, cuyo uso en personas aún no ha sido aprobado por la FDA.

El negocio de la compañía ahora se divide en partes iguales entre los dispositivos domésticos y las unidades estacionarias que utilizan médicos, entrenadores de atletismo, fisioterapeutas y quiroprácticos. Los dispositivos varían según el área de cobertura, el nivel de potencia y la combinación de longitud de onda, y algunos agregan estimulación eléctrica o campos magnéticos para aumentar la absorción de luz. Las aplicaciones humanas son principalmente para aliviar el dolor, la inflamación y la rigidez.

Multi Radiance ahora tiene casi 50 empleados y vende decenas de miles de dispositivos cada año en 32 países, dijo Johnson.

Ahora Multi Radiance está ampliando su línea de consumo, con un dispositivo doméstico de segunda generación previsto para su lanzamiento en 2022.

A medida que la ciencia se comprenda mejor, dijo Johnson, la compañía también espera avanzar en aplicaciones médicas más específicas. Por ejemplo, Multi Radiance ha patentado un parche ocular con matriz de LED para tratar trastornos como el edema macular diabético, así como un dispositivo para reducir los síntomas de la fibromialgia. Ambos están en ensayos clínicos. Johnson explicó que “es difícil decir qué mecanismos de acción están en funcionamiento. La luz funciona así, en muchas enfermedades diferentes, es difícil identificar un solo mecanismo subyacente, pero nos estamos acercando”.