Andamios de seda y magnetismo para generar tejido óseo

La UPV/EHU y el BCMaterials comprueban por primera vez la efectividad de la estimulación magnética para favorecer la regeneración celular.

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Andamios de seda y magnetismo para generar tejido óseo
Sección transversal de un hueso del fémur. / Foto: UPV/EHU
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Redacción. Investigadores de la UPV/EHU, BCMaterials y varios centros de Portugal han demostrado que para la generación de tejido óseo resulta válida la combinación de andamios biocompatibles formados por componentes de la seda, y la estimulación de las células mediante magnetismo. Para la utilización del magnetismo han cargado de nanopartículas magnéticas los andamios, que sirven de soporte para el crecimiento celular. Los resultados obtenidos alientan al grupo a seguir con esa línea de investigación.

La revista Materialia ha publicado recientemente el resultado de un trabajo de investigación llevado a cabo por un grupo de investigadores, entre los que se encuentran varios del Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología la UPV/EHU y el BCMaterials, junto con otros centros de la Universidad de Minho (Portugal). En este trabajo, el grupo de investigación ha desarrollado un nuevo material compuesto, válido para ingeniería de tejidos, concretamente, para la regeneración de tejido óseo. “El objetivo último de esta línea de investigación sería poder generar tejidos que luego podrían ser implantados para curar enfermedades relacionadas con los huesos”, comenta José Luis Vilas Vilela, director del Departamento de Química Física de la UPV/EHU y uno de los autores de este estudio.

El material desarrollado está formado por un andamio, o matriz, que a su vez está compuesto por uno de los principales componentes de la seda (fibroína), un material biocompatible de origen natural, y cargado con nanopartículas magnéticas. El objetivo de añadir las nanopartículas ha sido convertir este material en “magnetoactivo”, de forma que respondan al aplicarle un campo magnético, y de esta forma transmita estímulos mecánicos y eléctricos a las células. Está comprobado que el hecho de introducir estímulos, tanto eléctricos, magnéticos, mecánicos o de otra naturaleza, favorece el crecimiento y diferenciación celular, ya que de alguna manera mimetiza el microambiente celular e imita a los estímulos que se dan en el medio en el que las células desarrollan su función”, explica el investigador.

Estudio in vitro, positivo

El presente estudio lo han realizado in vitro, y han probado dos metodologías para obtener la matriz de fibrina: en una han creado films, y en la otra han elaborado una especie de tejido, entrelazando las fibras. ”Se trata de dos metodologías bastante buenas para confeccionar estos andamiaje, que simulan la matriz extracelular, el soporte donde las células pueden adherirse para crecer —detalla el investigador—. Las nanopartículas magnetoactivas forman también parte de la estructura, ya que están incorporadas en la fibrina. Así, cuando aplicamos un campo magnético provocamos una respuesta de estas nanopartículas, que vibran y de esta forma deforman la estructura, la estiran, transmitiendo ese esfuerzo mecánico a las células”.

El doctor en química relata que los resultados les han mostrado que “ambos tipos de matriz o andamio favorecen el crecimiento celular, siendo el de tipo film la que mejor funciona, las células crecen mejor, pero sobre todo hemos comprobado por primera vez que el estímulo magnético tiene un efecto positivo en el crecimiento celular”.

Esto ha supuesto un paso adelante en la línea de investigación que tiene este grupo de investigación en la búsqueda de materiales y métodos adecuados para la fabricación de tejidos. “Sabemos que nuestro objetivo es a largo plazo, y ahora estamos dando los pasos iniciales. Estamos desarrollando varios tipos de materiales, estímulos y procesos, para llegar a tener vías de obtener la regeneración de diferentes tejidos. La idea sería, además, partir de células madre de los propios pacientes, y ser capaces de diferenciarlas hacia el tipo de célula con la queremos formar el tejido, ya sea óseo, muscular, cardíaco o el que se necesitara. Ese sería el objetivo final, en el que ya estamos dando pasos significativos”, opina.

Para llegar a ese objetivo final, este grupo de investigación debe ir superando diferentes retos. Los más próximos deberían ser, según este experto, “combinar diferentes estímulos e introducir alguna variación a los ya aplicados, como la dirección en la que se aplica la deformación de la estructura utilizada. También tenemos que estudiar la viabilidad y la funcionalidad de las células, la forma en la que se alimentan las células y se extraen los residuos generados por estas. Son muchos los factores en los que hay que avanzar, pero lo conseguido nos da pie a seguir”, concluye.

Centros participantes en el estudio

Este estudio ha sido llevado a cabo en colaboración entre investigadores multidisciplinares de diferentes centros, que llevan años colaborando conjuntamente. Se trata de un grupo formado por miembros del Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU y BCMaterials, y varios centros de la Universidad de Minho, Portugal, como el Centro de Física, el de Ingeniería Biológica, el Algoritmia (Ingeniería Electrónica) y el de Química.

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