Los materiales se utilizan ampliamente para ayudar a curar heridas:las esponjas de colágeno ayudan a tratar quemaduras y úlceras por presión, y los implantes en forma de andamio se utilizan para reparar huesos. Sin embargo, el proceso de reparación de tejidos cambia con el tiempo, por lo que los científicos están desarrollando biomateriales que interactúan con los tejidos a medida que se produce la curación.

Ahora, El Dr. Ben Almquist y su equipo en el Imperial College de Londres han creado una nueva molécula que podría cambiar la forma en que los materiales tradicionales trabajan con el cuerpo. Conocidas como cargas útiles activadas por fuerza de tracción (TrAP), su método permite que los materiales se comuniquen con los sistemas de reparación naturales del cuerpo para impulsar la curación.

Los investigadores dicen que la incorporación de TrAP en los materiales médicos existentes podría revolucionar la forma en que se tratan las lesiones. Dr. Almquist, del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo:"Nuestra tecnología podría ayudar a lanzar una nueva generación de materiales que trabajen activamente con los tejidos para impulsar la curación".

Los hallazgos se publican hoy en Materiales avanzados .

Llamada a la acción celular

Después de una lesión las células 'se arrastran' a través de los 'andamios' de colágeno que se encuentran en las heridas, como arañas navegando por las redes. Mientras se mueven tiran del andamio, que activa proteínas curativas ocultas que comienzan a reparar el tejido lesionado.

Los investigadores diseñaron los TrAP como una forma de recrear este método de curación natural. Doblaron los segmentos de ADN en formas tridimensionales conocidas como aptámeros que se adhieren firmemente a las proteínas. Luego, adjuntaron un 'asa' personalizable que las células pueden agarrar en un extremo, antes de conectar el extremo opuesto a un andamio como el colágeno.

Durante las pruebas de laboratorio de su técnica, encontraron que las células tiraban de los TrAP mientras se arrastraban a través de los andamios de colágeno. El tirón hizo que los TrAP se desenredaran como cordones de zapatos para revelar y activar las proteínas curativas. Estas proteínas dan instrucciones a las células curativas para que crezcan y se multipliquen.

Los investigadores también encontraron que al cambiar el 'mango' celular, pueden cambiar qué tipo de celda puede agarrar y tirar, permitiéndoles adaptar los TrAP para liberar proteínas terapéuticas específicas en función de las células que están presentes en un momento dado. Al hacerlo, los TrAP producen materiales que pueden interactuar inteligentemente con el tipo correcto de célula en el momento correcto durante la reparación de heridas.

Esta es la primera vez que los científicos activan proteínas curativas utilizando diferentes tipos de células en materiales artificiales. La técnica imita los métodos de curación que se encuentran en la naturaleza. El Dr. Almquist dijo:"El uso del movimiento celular para activar la curación se encuentra en criaturas que van desde esponjas marinas hasta humanos. Nuestro enfoque las imita y trabaja activamente con las diferentes variedades de células que llegan a nuestro tejido dañado con el tiempo para promover la curación".

Del laboratorio a los humanos

Este enfoque es adaptable a diferentes tipos de células, por lo que podría usarse en una variedad de lesiones como huesos fracturados, tejido cicatricial después de un ataque cardíaco, y nervios dañados. También se necesitan desesperadamente nuevas técnicas para los pacientes cuyas heridas no cicatrizan a pesar de las intervenciones actuales. como las úlceras del pie diabético, que son la principal causa de amputaciones no traumáticas de la parte inferior de la pierna.

Los TrAP son relativamente sencillos de crear y están totalmente hechos por el hombre, lo que significa que se recrean fácilmente en diferentes laboratorios y se pueden escalar a cantidades industriales. Su adaptabilidad también significa que podrían ayudar a los científicos a crear nuevos métodos para estudios de laboratorio de enfermedades. Células madre, y desarrollo de tejidos.

Los aptámeros se utilizan actualmente como fármacos, lo que significa que ya se ha demostrado que son seguros y están optimizados para uso clínico. Debido a que los TrAP aprovechan los aptámeros que actualmente están optimizados para su uso en humanos, es posible que puedan tomar un camino más corto hacia la clínica que los métodos que comienzan desde cero.

El Dr. Almquist dijo:"La tecnología TrAP proporciona un método flexible para crear materiales que se comunican activamente con la herida y brindan instrucciones clave cuando y donde se necesitan. Este tipo de inteligencia, La curación dinámica es útil durante todas las fases del proceso de curación. tiene el potencial de aumentar la posibilidad de que el cuerpo se recupere, y tiene usos de gran alcance en muchos tipos diferentes de heridas. Esta tecnología tiene el potencial de servir como conductor de la reparación de heridas, orquestando diferentes células a lo largo del tiempo para trabajar juntas para curar los tejidos dañados ".