Investigadores utilizan biomateriales programables para convertir células madre en huesos
MADRID, 16 (EUROPA PRESS)
Una serie de materiales programados específicamente pueden, bajo condiciones específicas, fomentar que las células madre se transformen en células óseas, según ha revelado un equipo de investigación bajo la dirección del Helmholtz-Zentrum Geesthacht (Alemania).
Las células madre son conocidas por su capacidad de convertirse en muchos tipos diferentes de células, ya sean células musculares, cartílagos o células óseas. Al igual que el cuerpo humano, las células madre perciben lo que sucede a su alrededor y reaccionan en consecuencia.
Durante décadas, los investigadores han estado aprendiendo a dirigir este proceso de diferenciación cambiando el entorno de las células. El conocimiento adquirido ya se está utilizando en la ingeniería de tejidos, es decir, para generar materiales sustitutivos que restauren o mantengan los tejidos biológicos dañados.
En su trabajo, publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences', los investigadores usaron una hoja de polímero que actúa como un 'músculo artificial'. La hoja tiene la propiedad inusual de que está entrenada para transformarse de manera reversible cuando se expone a cambios de temperatura repetidos. Los investigadores simplemente moldearon una rejilla en la parte inferior de la lámina y la programaron para que se estirara a medida que la temperatura pasaba de la temperatura corporal (37°C) a 10°C y para que se contrajera al recalentarse. Luego sembraron la hoja con células madre y observaron cuidadosamente el cambio de forma de la hoja cuadriculada y las células.
Con la ayuda de este 'músculo artificial', los científicos pudieron utilizar una señal física (el cambio de temperatura) para enviar simultáneamente una segunda señal mecánica a las células madre. Con estos estímulos sincronizados, es posible estimular a las células madre para que se conviertan en células óseas, según los investigadores.
"Nuestra lámina de polímero tiene la llamada función de memoria de forma. En nuestros experimentos, esto le permite actuar como un transductor, con el que podemos instruir eficazmente a las células para que hagan lo que nosotros queramos. Descubrimos que los cambios de temperatura, combinados con el movimiento de estiramiento repetido de la lámina, era suficiente para estimular a las células madre a diferenciarse en células óseas", explica uno de los líderes del trabajo, Andreas Lendlein.
Según los científicos, estas láminas de polímero programadas podrían utilizarse en el futuro, por ejemplo, para tratar huesos rotos que el cuerpo no puede reparar por sí mismo. "Las células madre de la médula ósea de un paciente podrían cultivarse en la lámina y envolverse adaptivamente alrededor del hueso durante una operación. Las células previamente 'entrenadas' podrían entonces fortalecer directamente los huesos", concluye Lendlein.