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Hacer crecer los órganos y ayudar a curar las heridas
Una nueva tela elástica hecha uniendo las proteínas que se encuentran en el tejido muscular podría proporcionar un andamio para el crecimiento de nuevos órganos. También se puede usar como recubrimiento de vendajes para ayudar a que las heridas cicatricen rápidamente y con menos cicatrices. La tela se fabricó en el laboratorio de Kevin Kit Parker , profesor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard.
Patrón de proteínas: Esta representación por computadora muestra ondas en la tela hecha de proteínas. Tales telas podrían usarse como andamios para órganos en crecimiento.
Cuando el cuerpo produce tejido nuevo, las células secretan fibronectina, un tipo de proteína fuerte y elástica que actúa como un andamio de apoyo. La forma y estructura que adopta la fibronectina dirige el crecimiento posterior de nuevas células, dando al tejido resultante la forma correcta.
El equipo de Parker crea la tela depositando moléculas de fibronectina sobre una superficie de polímero repelente al agua. Esto hace que las proteínas, que normalmente están agrupadas, se deshagan. A continuación, la capa de proteína se estampa sobre una lámina de polímero soluble que atrae agua en la parte superior de un trozo de vidrio. Agregar agua y calentar la mezcla a temperatura ambiente hace que las proteínas se unan para formar la tela. También disuelve el polímero para que la tela pueda pelarse y recogerse.
El equipo fabricó muestras de material de 10 nanómetros de grosor y unos 2,5 centímetros de ancho. Los investigadores pueden controlar la arquitectura y las características mecánicas del tejido utilizando diferentes proteínas o cambiando la forma en que se alinean.
Diferentes grupos de investigación están desarrollando formas de cultivar tejido de reemplazo en el laboratorio, pero un gran desafío es proporcionar la dirección correcta para el crecimiento de nuevas células. Los investigadores han hecho previamente andamios celulares limpiando las células vivas de los hígados y corazones recolectados, y creando esqueletos celulares hechos de polímeros.
Al construir el nuevo andamio a partir de la proteína, el equipo de Parker puede programar señales de dirección en la arquitectura del andamio y, por lo tanto, dirigir el crecimiento de las células en la dirección deseada. El uso de proteínas naturales en lugar de polímeros sintéticos u órganos descelularizados reduce la probabilidad de que el tejido nuevo sea rechazado una vez implantado.
En un experimento, el equipo de investigación cultivó células del músculo cardíaco sobre una pieza de tela terminada. La tela hizo que las células musculares se unieran para formar un tejido que, cuando se estimulaba eléctricamente, latía durante una semana.
Es un enfoque muy inteligente, dice Juan Hinestroza , profesor asistente y director del Laboratorio de Nanotecnología Textil de la Universidad de Cornell. El control de la arquitectura del andamio es realmente novedoso. Y la escalabilidad: puede usarla para crear patrones más grandes.
Además de construir andamios tridimensionales para la reconstrucción de órganos, la nueva tela podría incrustarse en vendajes, acelerando la cicatrización de heridas y minimizando la formación de cicatrices.
El material también podría encontrar otros usos novedosos. Una característica atractiva es su elasticidad inusual. La proteína fibronectina, que forma el hilo base del tejido, es parte de la maquinaria molecular que permite que los músculos se contraigan y relajen.
La [fibronectina] se comprime como un resorte cuando contraes el músculo y, cuando te relajas, lo empuja hacia atrás, dice Parker. Esta estructura le da a la tela su elasticidad y permite que se estire hasta 18 veces su longitud original. Cuando tiras de la tela, despliegas las proteínas, lo que proporciona una fuerza adicional, dice Parker.
El equipo de Parker está explorando las propiedades mecánicas del nuevo tejido, examinando su resistencia y elasticidad. El nuevo método de estampado podría permitirles hacer telas más grandes y complejas. La tecnología base no funciona, dice Parker. Ahora tenemos que facilitar las aplicaciones spinout.