Pañales para bebés, lentes de contacto y postre de gelatina. Aunque aparentemente no está relacionado, Estos artículos tienen una cosa en común:están hechos de sustancias altamente absorbentes llamadas hidrogeles que tienen aplicaciones versátiles. Recientemente, un tipo de hidrogel biodegradable, hidrogel de partículas recocidas microporosas (MAP), ha ganado mucha atención por su potencial para producir células madre para la reparación de tejidos corporales. Pero actualmente no está claro cómo estos materiales gelatinosos afectan el crecimiento de su preciosa carga celular, limitando así su uso en medicina regenerativa.

En un nuevo estudio publicado en la edición de noviembre de Acta Biomaterialia , investigadores de la Universidad Texas A&M han demostrado que los hidrogeles MAP, programado para biodegradarse a un ritmo óptimo, crear un entorno fértil para que las células madre óseas prosperen y proliferen vigorosamente. Descubrieron que el espacio creado por el marchitamiento de los hidrogeles MAP crea espacio para que las células madre crezcan. difundirse y formar intrincadas redes celulares.

"Nuestra investigación ahora muestra que las células madre prosperan en la degradación de los hidrogeles MAP; también remodelan su entorno local para adaptarse mejor a sus necesidades, "dijo el Dr. Daniel Alge, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica. "Estos resultados tienen implicaciones importantes para el desarrollo de sistemas de administración basados ​​en hidrogel MAP, particularmente para la medicina regenerativa, donde queremos entregar células que reemplazarán los tejidos dañados por otros nuevos y saludables ".

Los hidrogeles MAP son una nueva generación de hidrogeles inyectables. Estos materiales blandos son cadenas interconectadas de perlas extremadamente pequeñas hechas de polietilenglicol, un polímero sintético. Aunque las microperlas no pueden adherirse a las células, pueden diseñarse para presentar proteínas de unión a células que luego pueden unirse a moléculas receptoras en la superficie de las células madre.

Una vez fijado a las microperlas, las células madre utilizan el espacio entre las esferas para crecer y transformarse en células especializadas, como células óseas o cutáneas. Y entonces, cuando hay una herida, Los hidrogeles MAP se pueden usar para administrar estas nuevas células para ayudar a los tejidos a regenerarse.

Sin embargo, la salud y el comportamiento de las células madre en el entorno del hidrogel MAP nunca se ha estudiado por completo.

"Los hidrogeles MAP tienen propiedades mecánicas y biocompatibles superiores, entonces, en principio, son una gran plataforma para cultivar y mantener células madre, ", dijo Alge." Pero la gente en el campo realmente no tiene una buena comprensión de cómo se comportan las células madre en estos materiales ".

Para abordar esta pregunta, los investigadores estudiaron el crecimiento, diseminación y función de las células madre óseas en hidrogeles MAP. Alge y su equipo utilizaron tres muestras de hidrogeles MAP que solo diferían en la velocidad a la que se degradaban, es decir, ya sea lento, rápido o nada.

Primero, para que las células madre se adhieran a los hidrogeles MAP, los investigadores decoraron los hidrogeles MAP con un tipo de proteína de unión a células. A continuación, rastrearon las células madre a medida que crecían utilizando un dispositivo de alta resolución, microscopio fluorescente. Los investigadores también repitieron el mismo experimento utilizando otra proteína de unión a células para investigar si las proteínas de unión a células también afectaban el desarrollo de las células madre dentro de los hidrogeles.

Para su sorpresa, El equipo de Alge descubrió que para ambos tipos de proteínas de unión a células, los hidrogeles MAP que se degradaron más rápido tenían la mayor población de células madre. Es más, las células estaban cambiando la forma del hidrogel MAP a medida que se extendían y reclamaban más territorio.

"En el hidrogel MAP intacto, todavía podíamos ver las microperlas esféricas y el material estaba bastante intacto, "dijo Alge." Por el contrario, las células estaban haciendo crestas y surcos en los degradantes hidrogeles MAP, remodelando dinámicamente su entorno ".

Los investigadores también encontraron que a medida que crecían las células madre, la cantidad de proteínas óseas producidas por las células madre en crecimiento dependía de qué proteína de unión a células se usaba inicialmente en el hidrogel MAP.

Alge señaló que la información obtenida a través de su estudio informará en gran medida la investigación y el desarrollo adicionales de hidrogeles MAP para terapias con células madre.

"Aunque la degradabilidad del hidrogel MAP afecta profundamente el crecimiento de las células madre, Descubrimos que la interacción entre las proteínas de unión a las células y la degradación también es importante, ", dijo." Como nosotros, como un campo, avanzar hacia el desarrollo de nuevos hidrogeles MAP para la ingeniería de tejidos, debemos observar los efectos tanto de la degradabilidad como de las proteínas de unión a las células para utilizar mejor estos materiales para la medicina regenerativa ".