Menos residuos plásticos en biomedicina
Una estudiante de doctorado recibe una beca de investigación para desarrollar métodos más sostenibles de cultivo de células madre
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La investigación es esencial para el progreso de la medicina, pero por desgracia también genera muchos residuos. Cada año, los laboratorios de todo el mundo producen alrededor de 5,5 millones de toneladas de residuos plásticos. Esto supone el 2% de la cantidad total de residuos plásticos, a pesar de que los investigadores representan menos del 0,2% de la población mundial. Carlos Hernández Bautista, estudiante de doctorado del programa de doctorado en Ciencias Regenerativas de la Facultad de Medicina de Hannover (MHH), quiere cambiar esta situación. Como miembro del grupo de trabajo dirigido por el Dr. Robert Zweigerdt en los Laboratorios Leibniz de Investigación en Biotecnología y Órganos Artificiales (LEBAO) de la Clínica de Cirugía Cardiaca, Torácica, de Trasplantes y Vascular, quiere desarrollar bioprocesos nuevos y eficientes para la producción masiva de células madre pluripotentes humanas (hPSC) en biorreactores de tanque agitado de vidrio reutilizables. Las hPSC son células del cuerpo que han sido reprogramadas a su estado original y ahora pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula. En su proyecto "Desarrollo de biomedicina sostenible para la regeneración cardiaca", las hPSC sirven como material de partida para la producción de productos de terapia celular, como células de músculo cardiaco para el tratamiento de la insuficiencia cardiaca. La Fundación Joachim Herz ha seleccionado al joven científico y su proyecto "Desarrollo de biomedicina sostenible para la regeneración cardiaca" para la "Beca complementaria para ciencias de la vida interdisciplinares" y le concede una beca de 15.000 euros.
Biorreactores de vidrio
Los laboratorios de cultivo celular figuran entre los que más residuos plásticos generan en la investigación, sobre todo los que utilizan métodos convencionales, los llamados 2D. Esta tecnología, utilizada en las ciencias de la vida desde hace décadas, se refiere al crecimiento bidimensional de células, por ejemplo en placas de cultivo o en la superficie de botellas de plástico. Carlos Hernández Bautista se esfuerza por conseguir flujos de trabajo en 3D con poco plástico que satisfagan las altas exigencias de la investigación de vanguardia sin dañar el medio ambiente. Quiero utilizar biorreactores de vidrio reutilizables e introducir las hPSC producidas y criopreservadas en nuestro laboratorio directamente en el medio de cultivo líquido. Esto sustituirá por completo las grandes cantidades de botellas de plástico para cultivo celular que requieren los métodos 2D", explica el doctorando. Uno de los retos más importantes es evitar que las células se dañen o mueran tras la descongelación cuando se transfieren directamente a flujos de trabajo en 3D. La bióloga pretende resolver este problema añadiendo a la solución nutritiva varios aditivos que favorezcan la supervivencia. El proceso se utilizará tanto para el cultivo masivo de células madre como para su posterior desarrollo en distintos tipos celulares. En su proyecto, las hPSC se convierten en células de músculo cardiaco. Estos cardiomiocitos producidos biotecnológicamente son necesarios en biomedicina para desarrollar nuevas terapias celulares para el tratamiento de la insuficiencia cardiaca.
Menor consumo de medios de cultivo
Aunque las hPSC tienen un inmenso potencial para la medicina regenerativa, los sistemas de cultivo 2D establecidos para la producción masiva de estas células consumen mucho plástico, son antieconómicos y poco escalables, lo que significa que no pueden transferirse eficazmente de la pequeña escala de laboratorio a los volúmenes de producción industrial sin comprometer la calidad o el rendimiento. Este enfoque insostenible contradice la urgente necesidad de métodos de laboratorio más respetuosos con el medio ambiente", subraya el Dr. Zweigerdt. Esto incluye no sólo el uso de plástico, sino también la necesidad de medios de cultivo. Para hacer frente a este problema, hemos desarrollado una estrategia innovadora para el cultivo en suspensión 3D que no sólo multiplica por diez el rendimiento de las hPSC, sino que también reduce la necesidad de medios de cultivo en un 75 por ciento", afirma el jefe del grupo de investigación.
El sistema sanitario también se beneficia
El proyecto es altamente interdisciplinar e integra áreas como la biología de las células madre, la regeneración cardiaca, la biotecnología, la medicina regenerativa, la bioinformática y las ciencias medioambientales para avanzar en la aplicación clínica de las hPSC y los productos celulares derivados de ellas. La beca de investigación me brinda la oportunidad de trabajar con expertos de todo el mundo para desarrollar un proceso de producción de terapias celulares regenerativas que cumpla altos estándares científicos", explica Hernández Bautista. Además, los investigadores del LEBAO quieren utilizar métodos de laboratorio más respetuosos con el medio ambiente. El objetivo a largo plazo es obtener la certificación de la organización estadounidense sin ánimo de lucro "My Green Lab", que apoya las prácticas sostenibles en los laboratorios de investigación. Pero no sólo el medio ambiente se beneficia de los nuevos métodos de producción. Con el desarrollo de flujos de trabajo eficientes y basados exclusivamente en 3D se pretende que los nuevos enfoques médicos resulten asequibles para los pacientes y el sistema sanitario.
Beca complementaria
La Fundación Joachim Herz apoya cada año a un máximo de 80 investigadores de los campos de la ingeniería, la economía y las ciencias de la vida con recursos financieros y no materiales. El estudiante de doctorado Carlos Hernández Bautista fue seleccionado entre más de 500 solicitantes para la prestigiosa Beca Complementaria para Ciencias de la Vida Interdisciplinarias. La beca le permite profundizar sus conocimientos en el campo de la sostenibilidad y aplicar en el laboratorio métodos más respetuosos con el medio ambiente. La financiación va dirigida a investigadores excelentes en las primeras fases de su carrera que trabajen en temas de investigación interdisciplinar de relevancia social en el campo de los "Recursos del Futuro". La beca de investigación incluye apoyo individual y la oportunidad de trabajar en red con otros becarios durante un periodo de dos años y tres meses.
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