Inspirado en la madre naturaleza:los mejillones marinos resisten con facilidad las olas más tempestuosas. Se adhieren a la superficie con hilos de proteínas. Los investigadores de Empa están utilizando esta propiedad para un nuevo pegamento tisular para el tratamiento de heridas. Crédito:Pixabay
Si el músculo cardíaco está dañado, reparar el órgano constantemente activo es un desafío. Los investigadores de Empa están desarrollando un nuevo adhesivo tisular inspirado en la naturaleza, que es capaz de reparar lesiones en el tejido muscular. Han aprovechado la increíble capacidad de los mejillones marinos para adherirse a cualquier tipo de superficie.
En costas azotadas por el viento y las olas, los mejillones de mar se adhieren estoicamente a las rocas, barcos y muelles. Con superpoderes que rivalizan con los de Spider-Man, la pata del mejillón se aferra a la superficie, como sus glándulas producen finos hilos que, a diferencia de la seda de araña, permanecen firmes bajo el agua y, sin embargo, muy elásticos. Dos proteínas, mfp-3 y el mfp-6 particularmente sulfuroso, son componentes de esta seda marina. Como proteínas estructurales, son especialmente interesantes para la investigación biomédica por sus fascinantes propiedades mecánicas y su biocompatibilidad.
Condiciones desafiantes
Investigadores del laboratorio "Membranas y textiles biomiméticos" de Empa en St. Gallen han hecho uso de estas propiedades. El equipo de Claudio Toncelli estaba buscando un pegamento para tejidos biocompatible que se adhiera al corazón que late sin dejar de ser elástico. incluso en las condiciones más desafiantes. Después de todo, si el tejido del músculo cardíaco está dañado, por ejemplo, por un ataque cardíaco o un trastorno congénito, las heridas deben poder sanar, aunque el músculo continúe contrayéndose.
"Realmente, el colágeno es una base adecuada para un pegamento para heridas, una proteína que también se encuentra en el tejido conectivo y los tendones humanos, "dice Toncelli. Por ejemplo, la gelatina consiste en colágeno reticulado que sería muy atractivo para un adhesivo tisular. "La estructura de la gelatina ya se acerca mucho a algunas de las propiedades naturales del tejido conectivo humano, ", añade. Sin embargo, el hidrocoloide no es estable a la temperatura corporal, pero se licua. Entonces, para desarrollar un material adhesivo que pueda conectar de manera segura las áreas heridas en los órganos internos, los investigadores tuvieron que encontrar una manera de incorporar propiedades adicionales a la gelatina.
El nuevo biopolímero con proteínas de mejillón exhibe una microestructura fina pero robusta mediante microscopía electrónica de barrido con un aumento de 1000 veces (en color). Crédito:Empa
El adhesivo tisular hecho de proteína de mejillón es capaz de adaptarse a las estructuras más finas de superficies complejas, como muestra esta impresión de un molde de fundición en forma de corazón (coloreado). Crédito:Empa
Bajo presión
"El pie musculoso de los mejillones excreta hilos fuertemente adhesivos, con el que el mejillón puede adherirse a todo tipo de superficies en el agua, "explica Toncelli. En esta seda marina, varias proteínas interactúan estrechamente. Inspirado en la solución de la naturaleza para hacer frente a las fuerzas turbulentas bajo el agua, los investigadores equiparon biopolímeros de gelatina con unidades químicas funcionales similares a las de las proteínas de seda marina mfp-3 y mfp-6. Tan pronto como el gel de gelatina de seda marina entre en contacto con el tejido, las proteínas estructurales se entrecruzan entre sí y aseguran una conexión estable entre las superficies de la herida.
Los investigadores ya han investigado qué tan bien se adhiere realmente el nuevo hidrogel en experimentos de laboratorio que generalmente se usan para definir estándares técnicos para la llamada resistencia al estallido. "El adhesivo tisular puede resistir una presión equivalente a la presión arterial humana, ", dice el investigador de Empa, Kongchang Wei. Los científicos también pudieron confirmar la excelente compatibilidad tisular del nuevo adhesivo en experimentos de cultivo celular. Ahora están esforzándose por avanzar en la aplicación clínica del" pegamento de mejillones ".
