Aprovechar la experiencia única en el espíritu de colaboración es una de las fórmulas para el éxito de la Universidad Carnegie Mellon. Durante los últimos tres años, Phil Campbell y Xi (Charlie) Ren se asociaron en investigaciones relacionadas con el control espacial de vesículas extracelulares (EV). Sus esfuerzos han producido una estrategia novedosa que permite la retención espacial de EV a largo plazo, una variable clave para permitir futuras aplicaciones de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa.

"Se puede pensar en los vehículos eléctricos como los comunicadores universales, no solo en el cuerpo, sino en todos los seres vivos", explicó Campbell, profesor investigador de ingeniería biomédica. "Se producen de forma natural, son biocompatibles y se pueden utilizar para transmitir mensajes entre células a escala nanométrica".

Los estudios han demostrado que las terapias basadas en EV tienen menos probabilidades de desencadenar respuestas inmunitarias adversas y no plantean las mismas preocupaciones logísticas y regulatorias que las terapias basadas en células vivas. Sin embargo, aunque tienen un gran potencial, los vehículos eléctricos entregados en su forma natural suelen ser propensos a una eliminación rápida y, por lo general, carecen de una entrega dirigida y controlada. En algunas aplicaciones, se requiere una dosificación extendida repetida, lo que presenta desafíos tanto con la efectividad general como con la eficacia.

"Nuestro trabajo surgió de una pregunta muy simple", dijo Ren, profesor asistente de ingeniería biomédica. "Hay muchos aspectos del control de la función biológica de los EV, pero si podemos proporcionar retención (de EV), ¿podemos hacer algo grandioso? Una de las mejores formas de avanzar en la investigación es hablar con otros profesores que tienen experiencia diferente. Nosotros han tomado los aspectos químicos y las herramientas de mi laboratorio y los han combinado con la plataforma EV desarrollada por el laboratorio de Phil para presentar una nueva tecnología innovadora".

En una investigación reciente publicada en Biomaterials , el grupo describió un método para inmovilizar EV derivados de células madre mesenquimales (MSC) en hidrogeles de colágeno para aumentar la angiogénesis, o la formación de nuevos vasos sanguíneos, que es un paso crítico para la mayoría de las aplicaciones reparadoras y regenerativas. En términos prácticos, los pacientes diabéticos que padecen enfermedades vasculares, en las que las arterias se endurecen en todo el cuerpo, podrían beneficiarse de biomateriales proangiogénicos como estos.

Para lograr esto, los investigadores incorporaron una etiqueta química selectiva en la superficie exterior de EV, que no afecta sus propiedades morfológicas o funcionales. A través de esta etiqueta química, los EV pueden enraizarse de manera efectiva dentro de los implantes de hidrogel y provocar una infiltración de células huésped más sólida. En el estudio, las respuestas angiogénicas e inmunorreguladoras se compararon con 10 veces la dosis más alta requerida mediante el uso de vehículos eléctricos convencionales no inmovilizados.

"En pocas palabras, lo que ahora tenemos la capacidad de hacer es controlar espacialmente dónde colocamos los vehículos eléctricos y mantenerlos allí en condiciones controladas", resumió Campbell. "Específicamente analizamos la promoción de la angiogénesis para este artículo, pero más allá de eso, esta técnica podría conducir a un aumento de las aplicaciones terapéuticas para la cicatrización de heridas y otras terapias regenerativas y reparadoras".

También se están realizando esfuerzos para aplicar esta plataforma EV a la ingeniería de tejido óseo como alternativa al titanio. El grupo está diseñando andamios y explorando la funcionalización para superar los desafíos actuales que presenta el titanio como un regenerador limitado cuando se implanta dentro del cuerpo.

"Esperamos poder diseñar una forma de infundir materiales no biológicos, como un implante de metal, con este hidrogel, con EV cargado, que podría alentar al cuerpo a tomar el implante extraño entre las partes del cuerpo", dijo Ren. + Explora más

El compuesto de cúrcuma ayuda a desarrollar vasos sanguíneos y tejidos diseñados