(PhysOrg.com) - Una gran pregunta en la medicina regenerativa es cómo administrar de manera más efectiva las células madre, así como otras células beneficiosas, proteínas y moléculas grandes - a tejidos dañados como la médula espinal, corazón y cerebro.

Un equipo de la Universidad de Northwestern es el primero en demostrar un método que libera células en la misma alineación que las células que se encuentran en estos tejidos. que podría impulsar un nuevo crecimiento y curación. Los hallazgos se publican como artículo de portada en la edición de julio de la revista. Materiales de la naturaleza .

En el estudio, Los investigadores produjeron "cadenas" de gel de un centímetro de longitud de nanofibras alineadas que contienen células vivas alineadas de forma lineal. Estas cadenas de células, que son flexibles, biodegradable y se puede fabricar en diferentes longitudes y anchos, podría colocarse quirúrgicamente sobre tejido dañado, donde se adherirían naturalmente.

"Hemos descubierto cómo alinear filamentos a nanoescala con la mano humana a largas distancias, produciendo un andamio que podemos poblar con células, proteínas u otras moléculas grandes, "dijo Samuel I. Stupp, el autor principal del artículo, Catedrático del Patronato de Química, Ciencia e Ingeniería de los Materiales, y Medicina, y director del Instituto de BioNanotecnología en Medicina (IBNAM).

Las celdas, las proteínas u otras moléculas se mueven a través de la cuerda en forma de fideos, paralelo a las paredes de la cuerda y como vehículos en una carretera, y difunde los extremos hacia el tejido. "Es una entrega muy direccional, lo que aumenta las posibilidades de una regeneración exitosa, ", Dijo Stupp." Estamos igualando la morfología de los tejidos naturales ".

El método ya se ha mostrado prometedor para acelerar la regeneración de tejidos. Un estudio reciente, dirigido por Carol Podlasek, profesor asistente de urología en la Facultad de Medicina Feinberg de Northwestern, mostró un nervio crítico que a menudo se daña durante la cirugía de próstata para extirpar una glándula cancerosa que se regenera más rápidamente cuando se administra una proteína especial al nervio a través del gel de fideos de Stupp.

Stupp está colaborando con otros investigadores en estudios que utilizan el gel de fideos para la administración de células madre. Un proyecto con H. Georg Kuhn del Center for Brain Repair en Gotemburgo, Suecia, se centrará en el uso de las estructuras alineadas como carreteras para desviar las células madre de una parte del cerebro donde son abundantes a otras donde podrían ser necesarias para curar enfermedades, como la enfermedad de Parkinson. Stupp y John A. Kessler, el profesor Ken y Ruth Davee de biología de células madre en Feinberg, están explorando el uso de formas bioactivas del gel de fideos como estrategia para revertir la parálisis en las lesiones crónicas de la médula espinal.

Para crear el gel de fideos, Stupp y su equipo comienzan con agregados de moléculas anfifílicas de péptidos especialmente diseñadas en agua. Calentar la solución hace que emerjan en láminas planas bidimensionales suspendidas en agua. Cuando se enfría, las hojas se rompen espontáneamente en haces de fibras, formando irreversiblemente un cristal líquido inusual. Luego, los investigadores mezclan células en el cristal líquido y, usando una pipeta, dibuje el líquido a mano a través de una solución salina. El líquido se gelifica inmediatamente; el resultado es una cuerda con forma de espagueti cocido y compuesta de nanofibras alineadas con enormes poblaciones de células encapsuladas.

Como parte del estudio, los investigadores encapsularon células cardíacas en una cuerda parecida a un fideo y midieron las señales eléctricas. Las señales fluían de un extremo de la cuerda al otro en milisegundos, como un cable, pero de celdas, no de metal. Esto demuestra el potencial del gel de nanofibras alineadas para ser utilizado para la transmisión de señales de largo alcance en los principales órganos del cuerpo.

Este nuevo método es menos dañino para las células vivas que los métodos existentes para crear fibras alineadas a largas distancias. que suelen depender de fuerzas eléctricas o mecánicas.

La fuerza suave de una mano humana que arrastra el cristal líquido a través de una superficie alinea las fibras en una dirección; una solución de sal puede congelar instantáneamente la alineación antes de que se produzca el desorden. Stupp y la coautora Monica Olvera de la Cruz, un profesor de Lawyer Taylor y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick de Northwestern, creen que el cristal líquido inusual se forma como resultado de un fenómeno que describen como "inestabilidad de Rayleigh bidimensional". La alineación fácil de filamentos a nanoescala también se puede utilizar para alinear los nanotubos de carbono, como se demostró en el estudio, u otras estructuras conductoras de interés en aplicaciones electrónicas no biológicas.