Los científicos experimentan con el cultivo de tejidos humanos en tofu, papel, hielo y más

Ha pasado más de una década desde que el primer órgano cultivado en laboratorio ( una vejiga de reemplazo más o menos funcional ) se implantó con éxito en un cuerpo humano. Pero en el tiempo transcurrido desde que decenas de miles de personas se han agregado a la lista de espera de donantes de órganos solo en Estados Unidos.

Los científicos todavía están descubriendo cómo cultivar órganos a una escala y un precio que puedan satisfacer las necesidades de miles de pacientes al año. Uno de los grandes desafíos para crear nuevos órganos en el laboratorio es simplemente hacerlos crecer: las células humanas requieren un entorno muy específico para transformarse en tejidos funcionales.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Massachusetts Lowell señala que las células humanas pueden crecer en una variedad de andamios hechos de materiales de la vida cotidiana. Piense en cáscaras de huevo, papel, hojas de espinaca y más.

«Estamos hablando de materiales muy comunes que vemos en la naturaleza o que usamos en la vida cotidiana», dice Gulden Camci-Unal, profesor asistente de ingeniería química en la Universidad de Massachusetts Lowell. «Creo que, quizás, las cosas simples a menudo se pasan por alto».

Para ayudar a resaltar las muchas opciones disponibles, Camci-Unal y sus colegas compilaron una lista de algunos de los métodos menos convencionales que los científicos han utilizado para cultivar tejidos humanos, publicada hoy en la revista Trends in Biotechnology .

Órganos de hielo y más

Cuando los científicos cultivan órganos, primero necesitan un andamio a escala molecular, casi como un molde muy intrincado, que guía un cultivo de tejidos a medida que crece en una estructura 3D médicamente útil. Estos son a menudo sintéticos, pero, descubrió Camci-Unal, no necesariamente tienen que serlo.

En Australia, los investigadores de la Universidad de Sydney trabajaron con una impresora 3D capaz de convertir hielo en andamios que podrían usarse para cultivar reemplazos cardiovasculares comunes, como arcos aórticos artificiales o arterias de pared delgada y pared gruesa. Un proyecto que Camci-Unal encontró especialmente interesante, realizado por un equipo con sede en China, utilizó el tofu para producir un andamio más poroso que permitía que una herida o laceración de la piel respirara mejor a medida que el tejido artificial lo ayudaba a sanar.

El andamiaje a base de tofu compartió algo con la investigación de su propio equipo, que utilizó cáscaras de huevo para crear un andamio rico en carbonato de calcio más adecuado para guiar el trabajo de los osteoblastos: células que producen la matriz de materiales necesarios para regenerar los huesos. Incluso después de que se prepararon en el laboratorio, los andamios a base de cáscara de huevo y tofu todavía tenían material de proteína remanente en su superficie que ayudó a guiar las células del tejido a medida que tomaban forma.

«Si incluye grupos funcionales de proteínas en sus materiales», dijo Camci-Unal, «es muy probable que interactúe mejor con las células en comparación con un material completamente sintético».

Los andamios de cultivo celular sintético actuales requieren pasos de fabricación complejos y hardware especializado. Y aún pueden causar problemas. Los andamios de células artificiales pueden ser menos flexibles que los tejidos que están ayudando a reemplazar. o, por el contrario, puede no tener la resistencia mecánica para mantener su forma a medida que crece el tejido. También pueden ser simplemente demasiado caros de fabricar a la escala que el público necesita.

Órganos del futuro

Pero, como descubrió Camci-Unal, es posible que la Madre Naturaleza ya nos haya proporcionado los materiales que necesitamos para desarrollar órganos en pleno funcionamiento. Ella y sus coautores describen cómo un grupo lavó las células vegetales de las hojas de espinaca y cultivó tejido cardíaco en la matriz de la pared de la planta que quedó. Otros han intentado adaptar esponjas marinas, papel, textiles, el orujo de manzana que quedó después de hacer sidra y ese cultivo básico siempre adaptable, la soja.

Buddy Ratner , que dirige el centro de investigación de Ingeniería de Biomateriales de la Universidad de Washington, ve mucho potencial en este tipo de ingeniería de tejidos, a pesar de que aún no ha dado lugar a ninguna aplicación innovadora en la práctica diaria de la medicina.

«Es bastante legítimo», dice Ratner. «[Pero] los problemas más grandes son ¿qué aportan las espinacas y el tofu a la mesa (perdón por el juego de palabras) para la ingeniería de tejidos?» Algunos materiales derivados biológicamente ya han sido bien explorados, dice, como los andamios de quitosano de las cáscaras de camarones y el alginato de algas.

«Comienzan como ‘materiales baratos’: cuando se procesen por completo, ¿qué tan caros serán?»

Encontrar materiales más baratos era en realidad uno de los objetivos del investigador. Esperaban comprender mejor lo que ya se ha explorado con la esperanza de encontrar materiales que reduzcan los costos financieros y ambientales de esta investigación. Si bien queda mucho trabajo por delante para ver si alguno de estos materiales realmente se adapta a las necesidades de los científicos, las opciones naturales en última instancia harán que los órganos cultivados en laboratorio sean más accesibles para todos.

«Hacemos esto porque queremos ayudar a los pacientes, ¿verdad?», Dice Camci-Unal. «Hay muchas necesidades clínicas insatisfechas, y hay mucho espacio para el desarrollo de nuevos materiales funcionales para reparar y regenerar tejidos».

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via DiscoverMagazine

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