Nanorrobôs transformam células estaminais em células ósseas
Novo método para a produção orientada de células específicas
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Pela primeira vez, investigadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) conseguiram utilizar nanorrobôs para estimular células estaminais com uma precisão tal que estas se transformam, de forma fiável, em células ósseas. Para o efeito, os robôs exercem pressão externa em pontos específicos da parede celular. O novo método oferece oportunidades para tratamentos mais rápidos no futuro.
Os nanorrobôs da Professora Berna Özkale Edelmann são constituídos por minúsculas barras de ouro e correntes de plástico. Vários milhões deles estão contidos numa almofada de gel de apenas 60 micrómetros, juntamente com algumas células estaminais humanas. Alimentados e controlados por luz laser, os robots, que se assemelham a pequenas bolas, estimulam mecanicamente as células exercendo pressão. "Aquecemos o gel localmente e utilizamos o nosso sistema para determinar com precisão as forças com que os nanorrobôs pressionam a célula - estimulando-a assim", explica o professor de nano e microrobótica da TUM. Esta estimulação mecânica desencadeia processos bioquímicos na célula. Os canais de iões alteram as suas propriedades e as proteínas são activadas, incluindo uma que é particularmente importante para a formação óssea.
Células do coração e da cartilagem: encontrar o padrão de tensão correto
Se a estimulação for realizada ao ritmo certo e com a força certa (baixa), uma célula estaminal pode ser desencadeada de forma fiável para se desenvolver numa célula óssea no prazo de três dias. Este processo pode estar concluído em três semanas. "O padrão de stress correspondente também pode ser encontrado nas células da cartilagem e do coração", afirma Berna Özkale Edelman. "É quase como no ginásio: treinamos as células para uma determinada área de aplicação. Agora só temos de descobrir qual o padrão de stress que se adequa a cada tipo de célula", diz a diretora do Laboratório de Bioengenharia Microbiótica da TUM.
Forças mecânicas abrem caminho para a transformação em células ósseas
A equipa de investigação produz células ósseas utilizando células estaminais mesenquimais. Estas células são consideradas as "células reparadoras" do organismo. Têm cerca de 10 a 20 micrómetros de tamanho e são geralmente capazes de se desenvolver em células de osso, cartilagem ou músculo, por exemplo. O desafio: A transformação em células diferenciadas é complexa e tem sido difícil de controlar até agora. "Desenvolvemos uma tecnologia que permite aplicar forças à célula de forma muito precisa num ambiente tridimensional", diz Özkale Edelmann, cientista da TUM. "Isto representa um avanço sem precedentes neste domínio". Os investigadores acreditam que este método pode mesmo ser utilizado para produzir cartilagem e células cardíacas a partir de células estaminais humanas.
A automatização é o próximo passo
Para os tratamentos, os médicos vão acabar por precisar de um número muito maior de células diferenciadas - cerca de um milhão. "É por isso que o próximo passo é automatizar o nosso processo de produção para que possamos produzir mais células mais rapidamente", diz o Prof.
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
Chen Wang, Nergishan İyisan, Philipp Harder, Valentin H. K. Fell, Viktorija Kozina, Hendrik Dietz, Olivia M. Merkel, Berna Özkale; "Photothermally Powered 3D Microgels Mechanically Regulate Mesenchymal Stem Cells Under Anisotropic Force"; Advanced Materials, 2025-9-24
Nergishan İyisan, Fernando Rangel, Leonard Funke, Bingqiang Pan, Berna Özkale; "Hydrostatic Pressure Induces Osteogenic Differentiation of Single Stem Cells in 3D Viscoelastic Microgels"; Small Science, 2025-9-21
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