Possível avanço no desenvolvimento de biomateriais eficazes
Os resultados poderão ser revolucionários para a engenharia de tecidos
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Muitas esperanças residiam na chamada engenharia de tecidos: Com a ajuda de células estaminais, a pele e outros órgãos poderiam ser cultivados, permitindo assim uma melhor cicatrização de feridas e melhores transplantes. Embora parte disto já seja uma realidade, o nível esperado há cerca de 20 anos ainda não foi alcançado porque as células estaminais nem sempre se ligam ao material hospedeiro necessário, como deveria ser em teoria. Uma equipa de investigação internacional liderada pelo químico Professor Shikha Dhiman da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) descobriu agora a razão para tal: "A ocorrência de uma interação entre a membrana celular modelo e o material da matriz depende não só da força da interação, mas também da velocidade a que as moléculas do parceiro de ligação se movem. A compreensão desta interação que agora adquirimos é crucial para o desenvolvimento de biomateriais eficazes", afirma Dhiman. Os resultados da equipa foram recentemente publicados na revista científica PNAS.
Para cultivar artificialmente tecido biológico em laboratório, os biotecnólogos colocam normalmente células estaminais em materiais de matriz, geralmente géis. Estes géis ditam a forma como as células se devem comportar e desenvolver. No entanto, para que isto seja bem sucedido, as células têm de se ligar aos materiais da matriz. Durante muito tempo, partiu-se do princípio de que bastaria adicionar ao gel moléculas que se ligassem suficientemente forte aos receptores das células - estas moléculas são chamadas ligandos. Mas isto revelou-se uma falácia. Em teoria, isto deveria funcionar, mas na prática muitas vezes não funciona. Enquanto a maioria dos investigadores começa por otimizar o material da matriz para resolver este problema, Dhiman, entre outros, com o Professor Bert Meijer da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, investigou agora o primeiro ponto de interação: a ligação entre as fibras individuais da matriz e a membrana celular modelo. "Até agora, sempre se considerou a força da interação entre os ligandos e os receptores. Mas descobrimos que a possibilidade de uma membrana celular modelo se ligar à fibra depende principalmente da velocidade a que as moléculas do parceiro de ligação se movem na membrana celular modelo ou na fibra", diz Dhiman. Se a velocidade dos ligandos na fibra e dos receptores na membrana celular modelo for semelhante, podem encontrar-se e acoplar-se. "Mesmo a ligação mais fraca pode levar à interação entre as moléculas se as suas velocidades forem semelhantes", diz Dhiman. "No entanto, se um dos parceiros de ligação se mover rapidamente e o outro lentamente ou não se mover de todo, as células não se ligarão ao gel. Embora se trate de uma investigação básica, fornece agora uma imagem mais clara de como estas interações funcionam a nível molecular".
A velocidades semelhantes, os parceiros de ligação juntam-se
Para os seus estudos, os investigadores utilizaram a microscopia de super-resolução, que lhes permite obter imagens de receptores e ligandos individuais. Como é que as moléculas individuais se comportam? Para responder a esta pergunta e seguir os movimentos das moléculas ao microscópio, Dhiman e os seus colegas trabalharam com fibras individuais em vez de gel a granel. "Esta redução a fibras individuais foi importante para compreender claramente as interações", explica Dhiman. "Se as moléculas na membrana celular modelo e na fibra se moverem a uma velocidade semelhante, tendem a agrupar-se. Assim, os parceiros de ligação juntam-se de ambos os lados no ponto de contacto entre a fibra e a membrana celular modelo - em vez de compostos individuais, é então normalmente um grupo inteiro de receptores e ligandos que assegura a ligação. Mesmo as baixas forças de ligação são suficientes", diz Dhiman.
Os resultados podem ser inovadores para a engenharia de tecidos, mas também para outras aplicações médicas, como imunoterapias ou administração de medicamentos. A administração de medicamentos envolve a entrega do ingrediente ativo diretamente no local de ação para maximizar o efeito terapêutico e minimizar os efeitos secundários. "A longo prazo, este conhecimento poderá conduzir a avanços na reparação de tecidos e na medicina regenerativa, bem como a implantes médicos avançados que funcionem em harmonia com as células do corpo", afirma Dhiman.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Shikha Dhiman, Marle E. J. Vleugels, Richard A. J. Post, Martina Crippa, Annalisa Cardellini, Esmee de Korver, Lu Su, Anja R. A. Palmans, Giovanni M. Pavan, Remco W. van der Hofstad, Lorenzo Albertazzi, E. W. Meijer; "Reciprocity in dynamics of supramolecular biosystems for the clustering of ligands and receptors"; Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 122, 2025-9-8
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