(Phys.org) —Una clase de amantes del agua, materiales gelatinosos con rangos de uso que van desde lo mundano, como forros de pañales superabsorbentes, a los sofisticados, como lentes de contacto blandas, podría ser aprovechado para una nueva línea de trabajo serio:probar los efectos biológicos de las nanopartículas que ahora se están estudiando para una gran variedad de usos.

Una nueva investigación realizada por científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) demuestra que los andamios tridimensionales hechos con células y materiales de soporte conocidos como hidrogeles pueden servir como plataformas de medición realistas para evaluar cómo los pequeños materiales diseñados interactúan con las células y los tejidos. Su estudio de prueba de concepto sugiere que los andamios de tejido de hidrogel pueden ser un "puente poderoso" entre las pruebas de laboratorio actuales y las pruebas que utilizan modelos animales.

Hoy dia, Las pruebas de laboratorio de nanopartículas generalmente implican exponer una capa bidimensional de células al material de interés. Además de ser sustitutos cuestionables de los complejos marcos celulares que forman los tejidos y órganos dentro del cuerpo, estas pruebas pueden producir resultados contradictorios, explica la química analítica Elisabeth Mansfield, investigador principal del nuevo estudio NIST.

"Nuestro estudio muestra que a base de hidrogel, Los andamios de ingeniería de tejidos pueden proporcionar entornos más realistas para estudiar la biología celular influenciada por nanopartículas durante períodos prolongados. ", dice. Es importante destacar que La investigación del NIST muestra que los estudios que emplean el andamio no requieren exponer las células a nanopartículas en dosis que exceden los niveles normales de exposición.

Los hidrogeles son redes de fibras fibrosas, moléculas poliméricas ramificadas con extremos que se adhieren a las moléculas de agua, tanto que el 99,9 por ciento de un hidrogel puede consistir en agua. Dependiendo del espacio entre los hilos (el llamado tamaño de malla) y otros factores, los hidrogeles pueden apoyar y promover el crecimiento y la diferenciación de poblaciones celulares.

Si bien los hidrogeles se producen de forma natural (un ejemplo es el cartílago), el equipo del NIST decidió crear los suyos propios, dándoles control sobre el tamaño de la malla en los andamios que crearon.

En su experimento, el equipo usó polietilenglicol, un polímero común que se usa en cremas para la piel, pasta dental, lubricantes y otros productos:para crear tres hidrogeles con diferentes tamaños de malla. Un grupo de hidrogeles estaba poblado con células de rata que contenían materiales semiconductores ultrapequeños conocidos como puntos cuánticos. Cuando se expone a la luz, Los puntos cuánticos emiten fuertes señales fluorescentes que permitieron a los investigadores rastrear el destino de las células tratadas en los andamios sintéticos.

Los resultados se compararon con los de las células tratadas de manera similar cultivadas en una sola capa sobre un sustrato, similar a las pruebas estándar de toxicología de laboratorio.

Los investigadores del NIST encontraron que las células se difundían a través del andamio de hidrogel, formando una estructura persistente similar a un tejido. Puntos cuánticos adheridos a las membranas celulares y, tiempo extraordinario, fueron absorbidos por las células.

Los andamios tridimensionales a menudo se utilizan para probar células para experimentos de varias semanas, y los investigadores del NIST descubrieron que los puntos cuánticos se pueden detectar durante cuatro o más días dentro del andamio.

Tan significativo, las células que poblaban los andamios de hidrogel estaban expuestas a niveles más bajos de puntos cuánticos, produciendo un escenario más representativo para evaluar los efectos biológicos.

El equipo de NIST concluye que, en comparación con los cultivos celulares convencionales, Los andamios de hidrogel proporcionan un aspecto más realista, entorno biológico de vida más larga para estudiar cómo las nanopartículas de ingeniería interactúan con las células. Además, los andamios darán cabida a estudios sobre cómo estas interacciones evolucionan con el tiempo y cómo pueden cambiar las características físicas de las nanopartículas.