La visión humana depende de una porción sorprendentemente pequeña de la radiación que nos rodea. Cada día convivimos con ondas de radio, microondas, radiación ultravioleta, rayos X e infrarrojo; sin embargo, nuestros ojos solo traducen en imágenes una estrecha región del espectro electromagnético: la luz visible.
Esta limitación no significa que las demás formas de radiación no lleguen a nosotros. El infrarrojo, por ejemplo, está presente en múltiples fuentes del entorno. Los objetos calientes lo emiten, el Sol lo aporta y algunas tecnologías lo utilizan para detectar o transmitir información. Aun así, nuestros ojos no pueden convertir esa radiación en una señal visual útil.
La naturaleza ha encontrado otras soluciones. Algunas serpientes, como las víboras de foseta, poseen órganos capaces de detectar radiación térmica y localizar presas de sangre caliente incluso con poca iluminación. Los murciélagos vampiro identifican zonas corporales con mayor irrigación sanguínea mediante diferencias de temperatura. Ciertos escarabajos asociados a incendios también cuentan con sensores que les permiten detectar calor en ambientes adecuados para su reproducción.
Estos animales no necesariamente “ven” el infrarrojo como nosotros distinguimos el rojo, el verde o el azul. En muchos casos, se trata de sistemas de termorrecepción que complementan otros sentidos. Aun así, demuestran una idea importante: el mundo contiene información que permanece inaccesible para la visión humana.
En padecimientos como la retinitis pigmentosa o algunas formas de degeneración macular, las células encargadas de captar la luz pueden deteriorarse de manera progresiva. Sin embargo, otras neuronas de la retina, el nervio óptico y las regiones cerebrales que procesan la información visual pueden permanecer parcialmente funcionales.
Entonces, surge una posibilidad: si los fotorreceptores naturales dejan de funcionar, ¿podría instalarse una estructura artificial capaz de captar luz y producir una señal que active los circuitos visuales restantes?
Un estudio publicado en 2025 en Science exploró esta idea mediante una nanoprótesis retiniana construida con redes de nanohilos de telurio. En modelos animales, el dispositivo permitió recuperar respuestas a la luz en ratones ciegos y generó respuestas retinianas frente a luz visible e infrarroja en un primate no humano. Se trata de un resultado preclínico, no de un tratamiento disponible para pacientes, pero ilustra cómo la nanotecnología puede comenzar a diseñar puentes entre la luz, la electrónica y el sistema nervioso.
Imagen. Sección de la portada del artículo “Telluriom nanowire retinal nanoprosthesis improves visionin models of blindness”. Fuente principal de redacción para este material
Cuando lo pequeño cambia las reglas
La palabra nanotecnología suele evocar imágenes de robots microscópicos que circulan por el cuerpo reparando órganos o eliminando enfermedades. Aunque estas ideas pertenecen más a la ciencia ficción que a la práctica actual, la nanotecnología real no es menos interesante.
Su objetivo no es simplemente fabricar objetos muy pequeños. Consiste en diseñar y controlar materiales a escalas donde su tamaño, forma, superficie, estructura interna y contacto con otros materiales pueden modificar de manera importante sus propiedades. En estas dimensiones, una variación aparentemente mínima puede cambiar la manera en que un material absorbe luz, transporta electricidad, responde al calor o interactúa con células vivas.
Un nanómetro equivale a una milmillonésima parte de un metro. Para ponerlo en perspectiva, el grosor de un cabello humano es decenas de miles de veces mayor. A esta escala, la composición química sigue siendo importante, pero deja de ser el único factor que determina el comportamiento de un material. También importan sus defectos, bordes, interfaces y organización espacial.
En el caso de la nanoprótesis estudiada, los investigadores utilizaron nanohilos de telurio: estructuras muy delgadas y alargadas formadas por este elemento semiconductor. Los nanohilos se entrelazaron para formar una red capaz de colocarse debajo de la retina, en una región cercana a donde normalmente se encuentran los fotorreceptores. El grosor típico de los nanohilos fue cercano a 150 nanómetros.
El telurio no fue elegido solo por su tamaño o por su forma. Sus propiedades optoelectrónicas lo convierten en un material interesante para captar luz y transformarla en electricidad. De forma simplificada, un semiconductor puede entenderse como un material que, bajo ciertas condiciones, permite que los electrones se movilicen y generen una corriente eléctrica. La luz puede proporcionar parte de la energía necesaria para iniciar este proceso.
Aquí entra un concepto importante: la brecha de banda, también conocida como band gap. Esta representa la energía mínima que necesita un electrón para pasar de un estado relativamente estable a otro en el que puede moverse y contribuir al flujo de corriente eléctrica. En el telurio, esta brecha es estrecha, cercana a 0.3 electronvoltios. Esto favorece que el material responda no solo a la luz visible, sino también a fotones de menor energía y mayor longitud de onda, como parte del infrarrojo cercano.
Podemos imaginar este fenómeno como una puerta. Si la puerta es demasiado alta, solo los fotones más energéticos logran atravesarla. Si la puerta es más baja, también pueden entrar fotones menos energéticos. En este caso, la brecha de banda estrecha del telurio amplía el intervalo de luz que la nanoprótesis puede aprovechar.
De la luz a la señal nerviosa
En condiciones normales, la retina funciona como una capa fotosensible situada en la parte posterior del ojo. Allí se encuentran los bastones y los conos, células especializadas que absorben fotones y los convierten en cambios eléctricos y químicos. Después, esa información atraviesa una red de neuronas retinianas hasta llegar a las células ganglionares, cuyos axones forman el nervio óptico. Finalmente, las señales alcanzan la corteza visual del cerebro, donde adquieren significado.
La visión, por tanto, no ocurre únicamente en los ojos. Es el resultado de una cadena de eventos que conecta luz, retina, nervio óptico y cerebro.
Cuando las enfermedades degenerativas destruyen los fotorreceptores, esa cadena se interrumpe desde el inicio. La luz puede seguir entrando al ojo, pero ya no encuentra las células capaces de traducirla al lenguaje eléctrico de las neuronas. No obstante, en algunas enfermedades, parte de los circuitos situados después de los fotorreceptores continúa presente.
Las prótesis retinianas intentan aprovechar esta característica. No regeneran necesariamente los bastones o conos perdidos, ni reconstruyen la retina completa. Su objetivo es más específico: reemplazar, al menos parcialmente, la función de transducción, es decir, la conversión de luz en señales capaces de estimular las neuronas retinianas que sobreviven. [2]
La red de nanohilos de telurio fue diseñada para realizar esa tarea. Al recibir luz, el material genera una fotocorriente, una corriente eléctrica originada por la absorción de fotones. Esa señal eléctrica se produce cerca de las neuronas retinianas residuales y puede inducir su activación.
La propuesta tiene una diferencia importante respecto a otras prótesis retinianas: los nanohilos convierten directamente la energía de la luz en una señal eléctrica sin requerir una fuente externa de alimentación. En otras palabras, el propio estímulo luminoso funciona como fuente de energía del dispositivo.
Esto no significa que el material funcione “sin electricidad”. La corriente eléctrica existe, pero se genera localmente en la interfaz entre la red de telurio, el medio que rodea al implante y las células de la retina. Lo que se busca evitar es la necesidad de cables conectados a baterías, cámaras externas o módulos intraoculares voluminosos.
El desafío consiste en lograr una fotocorriente suficientemente intensa, localizada y estable para activar neuronas sin dañar el tejido circundante. Para ello, los investigadores aprovecharon una característica que, en otros contextos, podría considerarse un problema: las imperfecciones del material.
Imagen. Mecanismo general por el cual se podría restaurar la visión a través de la nanoprótesis en condiciones ideales
Los defectos que hacen funcionar la prótesis
En ingeniería, la palabra “defecto” suele asociarse con fallas. Una grieta en un puente, una burbuja en una lente o un píxel dañado en una pantalla representan alteraciones que reducen el desempeño de una estructura. Sin embargo, a escala nanométrica, algunos defectos pueden ser incorporados de manera controlada para modificar el comportamiento de un material.
Durante la fabricación de los nanohilos de telurio aparecieron vacantes de telurio, es decir, posiciones donde faltaban átomos, así como sustituciones en las que algunos átomos de telurio fueron reemplazados por átomos de estaño. Además, estos cambios no estaban distribuidos de manera completamente uniforme.
Esta distribución desigual fue relevante porque rompió ciertas simetrías internas del material. En un sistema perfectamente simétrico, las cargas eléctricas generadas por la luz pueden desplazarse en direcciones opuestas y compensarse entre sí. El resultado sería una señal neta muy pequeña.
En cambio, cuando existen defectos, bordes o interfaces asimétricas, el movimiento de electrones y huecos puede favorecer una dirección determinada. De este modo, la luz no solo excita portadores de carga: también se facilita su separación y transporte antes de que vuelvan a reunirse. El resultado es una fotocorriente neta.
Las simulaciones y los experimentos del estudio mostraron que los defectos internos y la interfaz entre el telurio y el entorno celular podían colaborar para aumentar la respuesta fotovoltaica del dispositivo. El material produjo fotocorrientes incluso sin aplicar un voltaje externo, y la intensidad de esa corriente aumentó conforme crecía la intensidad de la luz recibida.
Los autores reportaron respuestas que abarcaron desde la región visible hasta el infrarrojo cercano de segunda ventana, incluyendo luz de 1550 nanómetros. Esta amplitud espectral es particularmente relevante porque la retina humana normal no detecta de manera eficaz estas longitudes de onda.
Sin embargo, conviene evitar una interpretación exagerada. Detectar luz infrarroja cercana no significa que la nanoprótesis proporcione una visión térmica completa, comparable con la de una cámara termográfica. El infrarrojo térmico emitido por cuerpos a temperatura ambiente se concentra principalmente en longitudes de onda mucho mayores. El experimento demostró sensibilidad frente a fuentes de luz infrarroja utilizadas en condiciones controladas, no la capacidad de observar de forma espontánea mapas térmicos detallados del entorno.
Imagen. Fotografía tomada a través de cámara infrarroja, donde se pueden apreciar las diferentes temperaturas de superficie
La prueba en modelos animales
Para evaluar si la nanoprótesis podía reemplazar parte de la función de los fotorreceptores, los investigadores utilizaron ratones con una degeneración retiniana hereditaria. En este modelo, los animales pierden los fotorreceptores durante etapas tempranas de su vida, por lo que resultan útiles para estudiar tecnologías destinadas a restaurar respuestas a la luz.
Después de colocar las redes de nanohilos de telurio en el espacio subretiniano, los investigadores registraron actividad en células ganglionares de la retina ante luz visible y ante luz infrarroja cercana. También detectaron respuestas en la corteza visual, lo cual indica que la señal generada en la retina pudo avanzar a lo largo de la vía visual hasta alcanzar regiones cerebrales encargadas de procesar información visual.
Los ratones implantados presentaron además mejoras en pruebas conductuales relacionadas con la luz. Mostraron reflejos pupilares inducidos por iluminación, lograron asociar una señal luminosa con una recompensa de agua y resolvieron tareas sencillas de localización o discriminación de patrones.
Por ejemplo, los animales fueron capaces de responder a estímulos visibles y a luz infrarroja cercana de 940 o 1550 nanómetros bajo protocolos de entrenamiento.
Estos resultados son importantes, pero deben interpretarse con precisión. Demuestran que el implante puede generar señales biológicamente relevantes y que los animales pueden utilizar esa información en tareas simples. No demuestran que los ratones hayan recuperado una visión normal, detallada o equivalente a la de un ojo sano.
La visión natural depende de innumerables variables: agudeza visual, contraste, movimiento, adaptación a distintas intensidades de luz, profundidad, campo visual, color y procesamiento cerebral. Una respuesta pupilar o la discriminación entre figuras simples constituyen avances experimentales relevantes, pero no equivalen a reconstruir toda esa complejidad.
El estudio también evaluó la implantación en una hembra sana de Macaca fascicularis, un primate no humano. La nanoprótesis se colocó en el espacio subretiniano y se mantuvo en contacto con la retina durante el periodo de observación. Los análisis oñalmológicos realizados hasta 112 días después de la cirugía no mostraron alteraciones vasculares evidentes, y el ojo implantado presentó respuestas retinianas a luz infrarroja de 940 nanómetros mayores que las observadas en el ojo no implantado.
Este resultado apoya la factibilidad quirúrgica y la posibilidad de generar respuestas fisiológicas en un ojo de primate. Aun así, no debe confundirse con una demostración de eficacia clínica. El experimento se realizó en un solo animal sano, no en una cohorte de primates con degeneración retiniana. Tampoco demuestra percepción visual consciente, seguridad a largo plazo ni restauración funcional de la visión en seres humanos.
Un futuro posible, pero aún lejano
La nanoprótesis de nanohilos de telurio representa una combinación llamativa de neurociencia, nanotecnología, física de materiales y oftalmología. Su objetivo no es reemplazar por completo la retina ni curar todas las causas de ceguera. Busca sustituir una parte concreta del sistema visual: la conversión de luz en señales eléctricas capaces de alcanzar los circuitos nerviosos restantes.
La propuesta tiene varias características atractivas. Puede responder a un intervalo amplio de longitudes de onda, desde luz visible hasta infrarrojo cercano; produce fotocorrientes locales sin una alimentación externa directa; y fue implantada en el espacio subretiniano de modelos animales. Además, los resultados sugieren que el material puede activar retina, nervio óptico y corteza visual en condiciones de degeneración fotorreceptora.
No obstante, el camino hacia una aplicación médica es largo. Antes de considerar ensayos en seres humanos deben estudiarse la estabilidad del material durante años, su posible degradación, la respuesta inmunitaria, el riesgo de inflamación o fibrosis, la seguridad de la exposición repetida a luz visible e infrarroja, la reproducibilidad de la fabricación y los riesgos inherentes a una cirugía subretiniana. También será necesario definir qué tipo de pérdida visual podría beneficiarse realmente de esta tecnología.
Una prótesis de este tipo solo tendría sentido cuando persistan suficientes neuronas retinianas internas, un nervio óptico funcional y regiones cerebrales capaces de interpretar la señal. No sería una solución universal para la ceguera causada por daño severo del nervio óptico, glaucoma avanzado, destrucción extensa de la retina interna o lesiones de la corteza visual.
A pesar de estas limitaciones, la investigación abre una perspectiva valiosa. Durante mucho tiempo, la pérdida de fotorreceptores se entendió principalmente como la desaparición irreversible de una puerta de entrada hacia el sistema visual. Tecnologías como esta sugieren que, si parte de la vía permanece intacta, tal vez sea posible construir nuevos traductores entre la luz y las neuronas.
Por ahora, los nanohilos de telurio no son una terapia aprobada ni un implante disponible para pacientes. Son una prueba de concepto preclínica. Pero muestran que, al modificar cuidadosamente la estructura de un material —incluso aprovechando sus defectos—, es posible diseñar dispositivos que no solo respondan a la luz visible, sino que también exploren regiones del espectro que nuestros ojos nunca aprendieron a percibir.
Imagen. Símbolo periódico del telurio. Número atómico y número de masa atómica