Las hojas de músculo artificial transforman las células madre en hueso
Se introducen biomateriales programables para la regeneración ósea
Los materiales programados específicamente pueden, bajo condiciones específicas, fomentar que las células madre se transformen en células óseas - como reveló un equipo de investigación alemán bajo la dirección del Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Centro de Materiales e Investigación Costera. Para ello, los científicos implementaron el llamado polímero de memoria de forma en la investigación de células madre.
Las células madre cultivadas en el polímero que cambia de forma a una temperatura programada podrían quizás algún día ser utilizadas para apoyar la curación de huesos severamente fracturados.
HZG/Xun Xu
Las células madre son conocidas por su capacidad de convertirse en muchos tipos diferentes de células, ya sean células musculares, cartílagos o células óseas. Al igual que el cuerpo del que forman parte, las células madre perciben lo que sucede a su alrededor y reaccionan en consecuencia. Durante décadas, los investigadores han aprendido a dirigir este proceso de diferenciación cambiando el entorno de las células. El conocimiento adquirido ya está siendo utilizado en la ingeniería de tejidos, es decir, para generar materiales sustitutos que restauren o mantengan los tejidos biológicos dañados. Sin embargo, la mayoría de las investigaciones se han realizado en andamios estáticos. Ahora, los investigadores del Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), el Centro de Terapias Regenerativas de Berlín-Brandenburgo, la Universidad Libre de Berlín y el Instituto Virtual Helmholtz para Biomateriales Multifuncionales en la medicina han utilizado un andamiaje dinámico.
Nuevo método creado
Los investigadores tomaron una hoja de polímero que actúa como un músculo artificial. La lámina tiene la propiedad inusual de que está entrenada para transformarse de manera reversible cuando se expone a repetidos cambios de temperatura. Los investigadores simplemente moldearon una rejilla en la parte inferior de la lámina y la programaron para que se estirara a medida que la temperatura pasara de la temperatura corporal (37 °C) a 10 °C y se contrajera al recalentarse. Luego sembraron la hoja con células madre y observaron cuidadosamente el cambio de forma de la hoja cuadriculada y de las células. Con la ayuda de este "músculo artificial", los científicos pudieron utilizar una señal física - el cambio de temperatura - para enviar simultáneamente una segunda señal mecánica a las células madre. Con estos estímulos sincronizados es posible estimular a las células madre para que se conviertan en células óseas.
"Nuestra lámina de actuador de polímero tiene una función de memoria de forma. En nuestros experimentos, esto le permite actuar como un transductor, con el que podemos instruir eficazmente a las células para que hagan lo que nosotros queramos. Encontramos que los cambios de temperatura, combinados con el movimiento repetido de estiramiento de la película fue suficiente para alentar a las células madre a diferenciarse en células óseas" explicó el profesor Andreas Lendlein, autor del artículo y jefe del Instituto de Ciencias de Biomateriales del HZG en Teltow, Alemania.
Aplicación potencial en fracturas óseas complejas
"Las láminas de polímero programadas podrían, por ejemplo, utilizarse más tarde para tratar huesos rotos tan severamente que el cuerpo no puede repararlos por sí mismo. Las células madre de la médula ósea de un paciente podrían cultivarse en la sábana y envolverse adaptivamente alrededor del hueso durante una operación. Las células previamente "entrenadas" podrían entonces fortalecer directamente los huesos", dijo el profesor Lendlein. Dado el reciente informe de New Scientist sobre una exitosa operación a 10 °C en la Escuela de Medicina de la Universidad de Maryland, estos implantes médicos podrían convertirse en una herramienta más en el juego de herramientas de un cirujano.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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