Usando ADN, pequeñas partículas de sílice, y nanotubos de carbono, Los investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han desarrollado nuevos nanocompuestos programables que pueden adaptarse a diversas aplicaciones y programarse para degradarse rápida y suavemente. Para aplicaciones médicas, pueden crear entornos en los que las células madre humanas puedan asentarse y desarrollarse más. Adicionalmente, son adecuados para la configuración de sistemas biohíbridos para producir energía, por ejemplo. Los resultados se presentan en Comunicaciones de la naturaleza y en la plataforma bioRxiv.

Las células madre se cultivan para la investigación fundamental y el desarrollo de terapias eficaces contra enfermedades graves. es decir., para reemplazar el tejido dañado. Sin embargo, Las células madre solo formarán tejido sano en un entorno adecuado. Para la formación de estructuras tisulares tridimensionales, Se necesitan materiales que apoyen las funciones celulares con perfecta elasticidad. El grupo del profesor Christof M. Niemeyer del Instituto de Interfaces Biológicas ha desarrollado nuevos materiales programables adecuados para su uso como sustratos en aplicaciones biomédicas. junto con colegas del Instituto de Ingeniería y Mecánica de Procesos Mecánicos, el Instituto Zoológico, y el Instituto de Interfaces Funcionales de KIT. Estos materiales se pueden utilizar, entre otros, para crear entornos en los que las células madre humanas puedan asentarse y desarrollarse aún más.

Según lo informado por los investigadores en Comunicaciones de la naturaleza , los nuevos materiales consisten en ADN, pequeñas partículas de sílice, y nanotubos de carbono. "Estos compuestos se producen mediante una reacción bioquímica y sus propiedades se pueden ajustar variando las cantidades de los componentes individuales, "Explica Christof M. Niemeyer. Además, Los nanocomposites se pueden programar para una degradación y liberación rápida y suave de las células que crecen en el interior. que luego se puede utilizar para experimentos adicionales.

Nuevos materiales para sistemas biohíbridos

Según otra publicación del equipo sobre la plataforma de biociencia bioRxiv, Los nuevos nanocompuestos también se pueden utilizar para la construcción de sistemas biohíbridos programables. "El uso de microorganismos vivos integrados en dispositivos electroquímicos es un campo de investigación en expansión, "dice el profesor Johannes Gescher del Instituto de Biociencias Aplicadas (IAB) de KIT, que participó en este estudio. "Es posible producir pilas de combustible microbianas, biosensores microbianos, o biorreactores microbianos de esta manera ".

El sistema biohíbrido construido por los investigadores de KIT contiene la bacteria Shewanella oneidensis. Es exoelectrogénico, lo que significa que cuando la sustancia orgánica se degrada por falta de oxígeno, se produce una corriente eléctrica. Cuando se cultiva Shewanella oneidensis en los nanocompuestos desarrollados por KIT, puebla la matriz del compuesto, mientras que la bacteria Escherichia coli no exoelectrogénica permanece en su superficie. El composite que contiene Shewanella permanece estable durante varios días. El trabajo futuro estará dirigido a abrir nuevas aplicaciones de bioingeniería de los nuevos materiales.