Nanopartículas de conversión ascendente y fotobiomodulación cerebral: qué está establecido y qué sigue siendo hipótesis
Introducción
Todos los protocolos de fotobiomodulación (PBM) transcraneal se topan con el mismo problema óptico. La luz del infrarrojo cercano atraviesa mejor los tejidos que la luz visible, pero aun así se debilita rápidamente con la profundidad. Alcanzar dianas corticales es plausible. Las estructuras profundas, como el tronco encefálico, el tálamo o el hipocampo, son mucho más difíciles de alcanzar con una fuente de luz externa a la cabeza. Los investigadores han propuesto varias respuestas de ingeniería: emisores implantados, fibras ópticas y nanomateriales que convierten la luz localmente. Este artículo examina una de ellas, las nanopartículas de conversión ascendente dopadas con lantánidos (UCNP). Separa lo que se ha demostrado, sobre todo en optogenética, de lo que solo se ha propuesto para la PBM.
Este enfoque es estrecho a propósito. La literatura es fácil de sobreinterpretar porque los resultados de la optogenética son llamativos, y no son resultados de PBM. Un profesional que vea «estimulación cerebral profunda con infrarrojo cercano» en un titular debe saber qué tipo de evidencia hay detrás.
Qué son las nanopartículas de conversión ascendente
La conversión ascendente es un proceso anti-Stokes. Los iones de lantánidos alojados en una matriz cristalina absorben dos o más fotones de baja energía en secuencia y emiten un fotón de mayor energía. Una revisión de Meynaghizadeh-Zargar y colaboradores en Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery (revisión de las UCNP para la PBM cerebral) explica por qué esto importa para la PBM. Los fotones de baja energía del infrarrojo cercano atraviesan bien los tejidos, pero son biológicamente menos potentes. La conversión ascendente los transforma, en la propia partícula, en fotones de mayor energía que actúan con más fuerza, pero que no habrían podido viajar tan lejos a través del tejido por sí solos. Los autores analizan la PBM cerebral y las ventanas ópticas del tejido cerebral. Proponen que colocar UCNP en regiones profundas e irradiarlas con longitudes de onda de buena penetración podría hacer más eficiente la PBM cerebral.
Ese artículo es una revisión narrativa y una propuesta. Para la PBM, es evidencia de nivel hipotético, no un hallazgo clínico. La revisión afirma que las partículas atraviesan la barrera hematoencefálica y tienen baja toxicidad, pero no presenta datos primarios para ninguna de las dos afirmaciones. Un estudio in vitro independiente (Acta Naturae 2020, estudio in vitro de UCNP en células cerebrales) encontró que las UCNP dopadas con iterbio y tulio no eran tóxicas para las células de glioma, pero tenían un efecto citotóxico moderado en cultivos neuronales primarios a concentraciones altas; su resumen no menciona pruebas de la barrera hematoencefálica. Por tanto, la llegada al cerebro y la seguridad siguen sin establecerse para cualquier formulación de UCNP.
Lo que se ha demostrado: optogenética en ratones
Los datos más sólidos proceden de un campo vecino. En un artículo de Science de 2018 (artículo de Science de 2018 sobre optogenética con UCNP), Chen y colaboradores utilizaron UCNP diseñadas para absorber luz del infrarrojo cercano, que penetra en los tejidos, y emitir luz visible, de modo que las partículas actúan como actuadores optogenéticos. En ratones, esto desencadenó la liberación de dopamina en el área tegmental ventral, indujo oscilaciones cerebrales a través del septo medial, silenció convulsiones y desencadenó la evocación de recuerdos. Un capítulo de métodos describe el protocolo para estimular neuronas dopaminérgicas en ratones anestesiados (protocolo de estimulación cerebral profunda en ratones).
Estos resultados proceden de animales y son optogenéticos. La optogenética depende de neuronas modificadas para expresar un canal o una bomba activados por la luz, de modo que la luz emitida alcance una diana molecular definida. La PBM no tiene una diana modificada de este tipo. Sus dianas propuestas, como la citocromo c oxidasamitocondrial, existen de forma natural en el organismo, y cuál es el fotoaceptor relevante en un contexto dado sigue siendo objeto de debate. Así pues, el trabajo en ratones demuestra que una UCNP puede entregar luz visible útil en un punto profundo a través de tejido intacto. No demuestra que el mismo enfoque produzca un efecto de PBM sobre las moléculas del propio organismo que absorben luz en un ser humano.
Un paso más reciente, todavía en animales, es un artículo de Science Advances de 2025 (estudio de Science Advances de 2025 sobre nanopartículas optoelectrónicas). Los autores utilizaron nanopartículas híbridas de conversión ascendente y fotovoltaicas para convertir la luz del infrarrojo cercano en estimulación eléctrica localizada de neuronas, en ratones comunes sin modificación genética. Informan de modulación de neuronas en el septo medial y en el área tegmental ventral siete días después de la inyección, supresión de convulsiones y liberación de dopamina desencadenada. Ya no se trata de biomodulación con luz en el sentido de la PBM, porque las partículas actúan como transductores eléctricos. Se incluye aquí porque muestra la rapidez con que «nanopartículas más luz del infrarrojo cercano» se están ramificando en mecanismos que nada tienen que ver con la PBM. El resumen revisado para este artículo no informaba de resultados de seguridad, por lo que nada puede decirse sobre ellos.
Un ejemplo de cautela sobre cómo leer la literatura de las nanopartículas
Un artículo de Scientific Reports de 2025 (estudio de 2025 sobre UCNP en células de cáncer de vejiga) probó UCNP emisoras de rojo (una matriz de NaYbF4 dopada con samario y neodimio) en células de cáncer de vejiga T24 bajo excitación a 980 nm. Según el resumen, la toxicidad celular aumentó con la concentración de partículas, y más aún combinada con radiación. Las partículas elevaron las especies reactivas de oxígeno y modificaron la expresión de varios genes. Los autores lo interpretan como una posible terapia contra el cáncer.
Este estudio no es evidencia de PBM. Se incluye por lo que revela sobre el campo. Una UCNP que emite luz roja no es automáticamente un dispositivo bioestimulador. La propia partícula puede ser tóxica para las células, causar estrés oxidativo y modificar la expresión génica, con independencia de la luz que emita. El mismo material que un grupo espera usar contra el cáncer sería un resultado indeseable para un grupo que espera una fotobiomodulación suave. Por tanto, cualquier afirmación de PBM mediada por UCNP necesita controles que separen el efecto de la partícula del efecto de la luz que emite. El resumen no informaba de dosis, por lo que no está claro cómo este estudio separó esas variables.
Problemas de traslación sin resolver
Una revisión de 2026 en Materials Today Bio (revisión de 2026 sobre las UCNP en biomedicina) señala cuatro obstáculos sin resolver para las UCNP en biomedicina en general: 1. lograr que las partículas sean lo bastante brillantes manteniendo la energía de excitación segura para el tejido; 2. hacer predecible el comportamiento de las partículas en sistemas vivos; 3. asegurar que las partículas se eliminen del organismo de forma segura; 4. mejorar la reproducibilidad entre estudios.
Esta es la valoración de los autores. Ninguno de estos obstáculos es exclusivo de la PBM, pero cada uno importa más para la PBM.
Tomemos el problema de la excitación. La PBM funciona dentro de un rango de dosis relativamente estrecho, y el campo lleva tiempo debatiendo las respuestas bifásicas a la dosis y si se conoce siquiera la dosis que llega a la diana. Las UCNP suelen convertir la luz de forma ineficiente. Una fuente lo bastante potente para excitarlas en profundidad puede, por tanto, depositar mucha energía en el tejido que la luz atraviesa por el camino. No se encontró ningún estudio verificado que mida este compromiso para la PBM, por lo que se presenta aquí como una preocupación razonada (opinión), no como un resultado medido. La evidencia sobre dosimetría de UCNP específica de la PBM es actualmente escasa.
El comportamiento predecible y la eliminación también importan clínicamente. Los profesionales aceptan la PBM en gran parte porque no es invasiva y no introduce material extraño en el cuerpo. Un enfoque con nanopartículas cambia la categoría de riesgo: un material inyectado que puede permanecer en el tejido debe evaluarse como un fármaco o un producto implantado. No encontramos ningún producto de UCNP aprobado para PBM en ninguna parte. Una nanopartícula inyectada no se regularía solo como un dispositivo de luz: en EE. UU., probablemente se aplicaría la guía de la FDA sobre productos farmacológicos que contienen nanomateriales (2022) y, en la UE, el Reglamento sobre los productos sanitarios (Anexo VIII, Regla 19) clasifica los productos que incorporan nanomateriales según su potencial de exposición interna: Clase III para potencial alto o medio, Clase IIb para bajo y Clase IIa para insignificante. La vía exacta dependería de cómo se clasificase el producto.
Qué significa esto para los profesionales
Primero, nada en esta literatura respalda hoy el uso clínico de UCNP para la PBM. Las búsquedas en PubMed y Europe PMC no encontraron ningún ensayo en humanos de PBM mediada por UCNP. La evidencia consiste en una revisión narrativa que propone la idea, experimentos animales de optogenética y neuromodulación, y trabajo con líneas celulares.
Segundo, mantenga claras las categorías cuando lea o hable de este campo. La evidencia establecida de la PBM procede de luz convencional aplicada desde el exterior del cuerpo. La evidencia emergente para la entrega en profundidad procede de la optogenética en ratones, que funciona mediante un mecanismo diana distinto. La idea de que las UCNP podrían llevar la PBM al tronco encefálico es una hipótesis.
Tercero, aplique a la dosis el mismo escepticismo que aplicaría a cualquier afirmación de PBM. Pregunte: 1. qué longitud de onda se administró; 2. con qué irradiancia y durante cuánto tiempo; 3. cuánta luz llegó realmente a la diana; 4. si el estudio incluyó controles solo con partículas y solo con luz.
Cuarto, los pacientes pueden preguntar por la «terapia de luz con nanopartículas» que han visto en internet. Una respuesta honesta es que se trata de un área de investigación de laboratorio, no de una opción clínica, y que su seguridad en humanos no se ha establecido.
Resumen
Las UCNP ofrecen una forma físicamente sólida de llevar luz a tejidos que las fuentes externas difícilmente alcanzan. En ratones, han impulsado actividad neuronal profunda a través del cráneo intacto, pero solo en diseños optogenéticos o de transductor eléctrico. Para la verdadera PBM, la literatura verificable se limita a una propuesta y a trabajo indirecto. Quedan abiertas cuatro cuestiones: dosis de excitación, toxicidad de las partículas, eliminación y reproducibilidad. Necesitan respuestas con datos relevantes para humanos antes de que la idea pueda orientar la práctica. Por ahora, la PBM basada en UCNP es una línea de investigación que seguir, no una herramienta que usar.
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