En naturaleza, Las células y los tejidos se ensamblan y organizan dentro de una matriz de fibras proteicas que, en última instancia, determina su estructura y función. como la elasticidad de la piel y la contractilidad del tejido cardíaco. Estos principios de diseño natural ahora han sido replicados con éxito en el laboratorio por bioingenieros del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de la Universidad de Harvard.

Estos bioingenieros han desarrollado una nueva tecnología que se puede utilizar para regenerar el corazón y otros tejidos y para fabricar tejidos de nanómetros de espesor que son fuertes y extremadamente elásticos. El avance clave se produjo en el desarrollo de una matriz que puede ensamblarse a sí misma mediante la interacción con una superficie termosensible. La composición de proteínas de esa matriz se puede personalizar para generar propiedades específicas, y la nanotela se puede levantar como una hoja al alterar la temperatura.

"Hasta la fecha ha sido muy difícil replicar esta matriz extracelular utilizando materiales artificiales, "dijo Adam W. Feinberg, becario postdoctoral en la Universidad de Harvard que será profesor asistente en la Universidad Carnegie Mellon en el otoño. "Pero pensamos que si las células pueden construir esta matriz en la superficie de sus membranas, tal vez también podamos construirlo nosotros mismos en una superficie. Estábamos encantados de ver que podíamos ".

Feinberg es el autor principal de "Ensamblaje de nanotejidos proteicos iniciado por la superficie, "que aparece en el número actual de Nano Letters, una publicación de la American Chemical Society. El coautor Kit Parker es un miembro principal de la facultad del Instituto Wyss, el Profesor Asociado Thomas D. Cabot de Ciencias Aplicadas y Profesor Asociado de Bioingeniería en SEAS, y miembro del Harvard Stem Cell Institute.

En el área de la regeneración de tejidos, su tecnología, que se denomina nanotejidos de proteínas, representa un importante paso adelante. Los métodos actuales para regenerar tejido normalmente implican el uso de polímeros sintéticos para crear un andamiaje. Pero este enfoque puede causar efectos secundarios negativos a medida que los polímeros se degradan. Por el contrario, los nanotejidos están hechos de las mismas proteínas que el tejido normal, y así el cuerpo puede degradarlos sin efectos nocivos una vez que ya no sean necesarios. Los resultados iniciales han producido hebras de músculo cardíaco similares al músculo papilar, lo que puede conducir a nuevas estrategias de reparación y regeneración en todo el corazón.

"Con nanotejidos, podemos controlar el recuento de subprocesos, orientación, y composición, y esa capacidad nos permite crear nuevos andamios de ingeniería de tejidos que dirigen la regeneración, ", dijo Parker." También nos permite explotar las propiedades a nanoescala de estas proteínas de nuevas formas más allá de las aplicaciones médicas. Hay una amplia gama de aplicaciones para esta tecnología que utiliza natural, o diseñador, proteínas sintéticas ".

Los textiles de alto rendimiento son la segunda aplicación principal de esta tecnología. Al alterar el tipo de proteína utilizada en la matriz, los investigadores pueden manipular el recuento de subprocesos, orientación de la fibra, y otras propiedades para crear tejidos con propiedades extraordinarias. Hoy dia, una banda de goma promedio se puede estirar de 500 a 600 por ciento, pero los futuros textiles pueden estirarse hasta en 1, 500 por ciento. Las aplicaciones futuras de estos textiles son tan diversas como la ropa ceñida al cuerpo, vendajes que aceleran la cicatrización, y manufactura industrial.

La investigación es parte de un programa más amplio en Nanotextiles en el Instituto Wyss y SEAS. En el mismo número de Nano letras, El equipo de Parker también informó sobre el desarrollo de una nueva tecnología que fabrica nanofibras utilizando una tecnología de alta velocidad, chorro giratorio y boquilla. Esta invención tiene aplicaciones potenciales que van desde la regeneración de órganos y tejidos artificiales hasta ropa y filtros de aire.

"El Instituto Wyss se enorgullece de estar asociado con dos descubrimientos tan importantes, "dijo Donald E. Ingber, MARYLAND., Doctor., Director fundador del Instituto Wyss. "Estos son excelentes ejemplos de cómo hacer realidad nuestra misión de utilizar los principios de diseño de la naturaleza para desarrollar tecnologías que tendrán un gran impacto en la forma en que vivimos".

El Instituto Wyss funciona como una alianza entre las facultades de Medicina de Harvard, Ingenieria, y Artes y Ciencias en asociación con Beth Israel Deaconess Medical Center, Hospital de Niños, Instituto del Cáncer Dana Farber, la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, y la Universidad de Boston.

Al emular los principios de la naturaleza para la autoorganización y la autorregulación, Los investigadores de Wyss están desarrollando nuevas soluciones innovadoras para el cuidado de la salud, energía, arquitectura, robótica, y fabricación. Estas tecnologías se traducen en productos y terapias comerciales a través de colaboraciones con investigadores clínicos y alianzas corporativas.