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    Los mini rayos tractores ayudan a organizar las células artificiales en estructuras de tejido

    Células artificiales (imagen en falso color) en una variedad de estructuras. Crédito:Imperial College London

    Los investigadores han utilizado láseres para conectarse, organizar y fusionar células artificiales, allanando el camino para redes de células artificiales que actúan como tejidos.

    El equipo dice que al alterar las membranas celulares artificiales ahora pueden hacer que las células se peguen como 'ladrillos pegajosos', lo que les permite organizarse en estructuras completamente nuevas.

    Las células biológicas pueden realizar funciones complejas, pero son difíciles de diseñar de forma controlable.

    Células artificiales, sin embargo, en principio se puede hacer por encargo. Ahora, Investigadores del Imperial College de Londres y la Universidad de Loughborough han demostrado un nuevo nivel de complejidad con células artificiales organizándolas en estructuras de tejido básicas con diferentes tipos de conectividad.

    Estas estructuras podrían usarse para realizar funciones como iniciar reacciones químicas o mover sustancias químicas alrededor de redes de células artificiales y biológicas. Esto podría ser útil para llevar a cabo reacciones químicas en volúmenes ultrapequeños, en el estudio de los mecanismos a través de los cuales las células se comunican entre sí, y en el desarrollo de una nueva generación de biomateriales inteligentes.

    Las células son las unidades básicas de la biología, que son capaces de trabajar juntos como un colectivo cuando se organizan en tejidos. Para hacer esto, las celdas deben estar conectadas y ser capaces de intercambiar materiales entre sí. El equipo pudo vincular células artificiales en una gama de nuevas arquitecturas, cuyos resultados se publican hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

    Una celda arrastrada por el rayo láser hacia otra celda, y las membranas de las dos células pegadas.

    Las células artificiales tienen una capa similar a una membrana como caparazón, que los investigadores diseñaron para "pegarse" entre sí. Para que las células se acerquen lo suficiente, El equipo primero tuvo que manipular las células con 'pinzas ópticas' que actúan como mini 'rayos tractores' arrastrando y soltando células en cualquier posición. Una vez conectadas de esta manera, las celdas se pueden mover como una sola unidad.

    Investigador principal Dr. Yuval Elani, un becario de investigación EPSRC del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Las membranas celulares artificiales generalmente rebotan entre sí como pelotas de goma. Al alterar la biofísica de las membranas en nuestras células, en lugar de eso, conseguimos que se pegaran unos a otros como ladrillos pegajosos.

    "Con este, pudimos formar redes de células conectadas por "biouniones". Al reinsertar componentes biológicos como proteínas en la membrana, podríamos conseguir que las células se comunicaran e intercambiaran material entre sí. Esto imita lo que se ve en la naturaleza, por lo que es un gran paso adelante en la creación de tejidos celulares artificiales de tipo biológico ".

    El equipo también pudo diseñar una 'atadura' entre dos celdas. Aquí las membranas no están pegadas, pero un zarcillo de material de membrana los une para que puedan moverse juntos.

    Una celda fluorescente (contorno blanco más brillante) arrastrada hacia una celda no fluorescente, y una cuerda atada entre ellos. Luego, la celda no fluorescente se arrastra hacia la izquierda, tirando de la celda fluorescente con él.

    Una vez que habían perfeccionado el proceso de adherencia celular, el equipo pudo elaborar arreglos más complejos. Estos incluyen líneas de células, Formas bidimensionales como cuadrados, y formas tridimensionales como pirámides. Una vez que las células están pegadas, se pueden reorganizar, y también tirado por el rayo láser como un conjunto.

    Finalmente, el equipo también pudo conectar dos celdas, y luego hacer que se fusionen en una celda más grande. Esto se logró recubriendo las membranas con nanopartículas de oro. Cuando el rayo láser en el corazón de la tecnología de 'pinzas ópticas' se concentró en la unión entre las dos celdas, las nanopartículas resonaron, rompiendo las membranas en ese punto. Luego, la membrana se reforma como un todo.

    La fusión de las células de esta manera permitió que los productos químicos que llevaban se mezclaran con el nuevo, celda más grande, iniciando reacciones químicas. Esto podría ser útil por ejemplo, para llevar materiales como medicamentos a las células, y al cambiar la composición de las células en tiempo real, conseguir que adopten nuevas funciones.

    Cuatro células artificiales reunidas primero como una línea, luego un cuadrado, luego una pirámide con una celda en la parte superior. A continuación, el láser arrastra toda la estructura.

    Profesor Oscar Ces, también del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Conectar células artificiales juntas es una tecnología valiosa en el conjunto de herramientas más amplio que estamos reuniendo para crear estos sistemas biológicos utilizando enfoques de abajo hacia arriba. Ahora podemos comenzar a escalar las tecnologías celulares básicas en redes de mayor escala de tejidos, con un control preciso sobre el tipo de arquitectura que creamos ".

    La investigación es uno de los primeros resultados de FABRICELL, un centro de investigación virtual dirigido por Imperial y Kings College London que reúne a los principales grupos de investigación que trabajan en ciencia de células artificiales en Londres. Consiste en una serie de laboratorios en Imperial y Kings, así como oportunidades de investigación y educación formal e informal.


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