La ingeniería de tejidos ha dependido durante mucho tiempo de andamios geométricamente estáticos sembrados con células en el laboratorio para crear nuevos tejidos e incluso órganos. El material del andamio, generalmente una estructura de polímero biodegradable, se suministra con celdas y las celdas, si se le suministran los nutrientes adecuados, luego se convierten en tejido a medida que el andamio subyacente se biodegrada. Pero este modelo ignora los procesos morfológicos extraordinariamente dinámicos que subyacen al desarrollo natural de los tejidos.

Ahora, Los investigadores de la Universidad de Illinois Chicago han desarrollado nuevos hidrogeles 4-D (materiales 3-D que tienen la capacidad de cambiar de forma con el tiempo en respuesta a estímulos) que pueden transformarse varias veces de una manera preprogramada o bajo demanda en respuesta a señales de activación.

En un nuevo Ciencia avanzada estudio, los investigadores de la UIC, dirigido por Eben Alsberg, mostrar que estos nuevos materiales pueden usarse para ayudar a desarrollar tejidos que se asemejen más a sus contrapartes naturales, que están sujetos a fuerzas que impulsan el movimiento durante su formación.

"Los hidrogeles se pueden programar o inducir para que experimenten múltiples cambios de forma controlables a lo largo del tiempo. Esta estrategia crea condiciones experimentales para imitar o estimular parcialmente los diferentes cambios de forma continuos que experimentan los tejidos en desarrollo o en curación". y puede permitirnos estudiar la morfogénesis y también ayudarnos a diseñar arquitecturas de tejidos que se asemejen más a los tejidos nativos, "dijo Alsberg, el profesor Richard y Loan Hill de Ingeniería Biomédica y autor correspondiente del artículo.

El nuevo material está compuesto por diferentes hidrogeles que se hinchan o encogen a diferentes velocidades y extensiones en respuesta al agua o la concentración de calcio. Al crear patrones de capas complejos, los investigadores pueden guiar el material del conglomerado para que se doble de una forma u otra a medida que las capas se hinchan y / o encogen.

"Podemos cambiar la forma de estos materiales ajustando, por ejemplo, la cantidad de calcio presente, "dijo Alsberg, quien también es profesor de ortopedia, farmacología e ingeniería mecánica e industrial en la UIC.

En sus experimentos, los investigadores pudieron hacer que el hidrogel formara bolsas similares en forma a los alvéolos, las diminutas estructuras en forma de saco en el pulmón donde tiene lugar el intercambio de gases.

Los hidrogeles de Alsberg no solo pueden cambiar su arquitectura varias veces, pero también son altamente citocompatibles, lo que significa que pueden tener células incorporadas y las células permanecen vivas, algo que muchos materiales 4-D existentes no pueden hacer.

"Tenemos muchas ganas de superar los límites de lo que pueden hacer nuestros exclusivos sistemas de hidrogel en términos de ingeniería de tejidos, "dijo Aixiang Ding, investigador asociado postdoctoral en la UIC y co-primer autor del artículo. Oju Jeon de UIC, profesor de investigación, también es co-primer autor.