Las células madre son fábricas de células que se dividen constantemente para crear nuevas células. La implantación de células madre en órganos dañados puede regenerar nuevos tejidos. Ingeniería de hoja celular, que permite trasplantar células madre en áreas dañadas en forma de láminas compuestas únicamente de células, elimina por completo el rechazo inmunológico causado por sustancias externas y favorece la regeneración de los tejidos. Un equipo de investigación dirigido por POSTECH logró recientemente reducir drásticamente el período de recolección de tales hojas de células madre.

Un equipo de investigación conjunto compuesto por el profesor Dong Sung Kim y el investigador Andrew Choi del Departamento de Ingeniería Mecánica de POSTECH y el Dr. InHyeok Rhyou y el Dr. Ji-Ho Lee del Departamento de Cirugía Ortopédica del Pohang Semyung Christianity Hospital ha reducido significativamente el período total de cosecha. de una hoja de células madre a dos días. La nanotopografía de poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), que cambia bruscamente su rugosidad en función de la temperatura, permite la recolección de láminas de células que consisten en células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea humana. Teniendo en cuenta que, en promedio, lleva una semana convertir las células madre en láminas utilizando las técnicas existentes desarrolladas hasta ahora, este es el tiempo de cosecha más corto registrado. Estos resultados de la investigación se publicaron como artículo de portada en el último número de Ciencia de Biomateriales , una revista internacional en el campo de los biomateriales.

El equipo de investigación del profesor Kim se centró en PNIPAAm, un polímero que se combina con el agua o la evita según la temperatura. En estudios anteriores, PNIPAAm se ha introducido como material de recubrimiento para la plataforma de cultivo celular para recolectar hojas de células, pero el rango de utilización se ha visto obstaculizado debido a los tipos limitados de celdas que se pueden convertir en láminas. Por primera vez en 2019, El equipo de investigación desarrolló una tecnología para regular fácilmente la rugosidad del PNIPAAm a granel 3D y ha producido de manera estable varios tipos de celdas en láminas.

El estudio realizado esta vez se centró en convertir las células madre, que son eficaces en la regeneración de tejidos, en láminas en poco tiempo para aumentar su utilidad directa. El equipo logró esto aplicando un patrón isotrópico de nanoporos que miden 400 nanómetros (nm, 1 mil millonésima parte de un metro) en la superficie de un PNIPAAm a granel 3-D. Como resultado, no solo se aceleró la formación y madurez de las células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea humana en la nanotopografía de PNIPAAm en masa, pero la rugosidad de la superficie de PNIPAAm a granel a temperatura ambiente por debajo de la temperatura de solución crítica más baja (LCST) también aumentó rápidamente, induciendo eficazmente el desprendimiento de las hojas de las células. Esto, a su vez, permitió la recolección rápida de láminas de células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea humana.

"Se necesitan al menos cinco días para recolectar las hojas de células madre informadas a través de investigaciones anteriores, "comentó Andrew Choi, el "autor del artículo." Ahora podemos cosecharlos en sólo dos días con la nanotopografía PNIPAAm desarrollada esta vez ".

"Hemos acortado significativamente el tiempo de cosecha al introducir nanotopografía en la superficie del PNIPAAm a granel 3D para producir láminas de células madre maduras por primera vez en el mundo, "comentó el profesor Dong Sung Kim, quien dirigió el estudio. Añadió:"Hemos abierto la posibilidad de aplicar las hojas directamente a los pacientes en el futuro".