Un santo grial para la investigación ortopédica es un método no solo para crear tejido óseo artificial que coincida exactamente con el real, pero lo hace con un detalle tan microscópico que incluye pequeñas estructuras potencialmente importantes para la diferenciación de células madre, que es clave para la regeneración ósea.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York y el Instituto de Investigación de la Fundación de Células Madre de Nueva York (NYSF) han dado un paso importante al crear la réplica exacta de un hueso utilizando un sistema que combina imágenes biotérmicas con un "nano-cincel" calentado. En un estudio, "Litografía rentable y rentable de réplicas reutilizables de tejido óseo de tamaño milimétrico con tamaño de característica inferior a 15 nm en un polímero biocompatible, "que aparece en la revista Materiales funcionales avanzados , los investigadores detallan un sistema que les permite esculpir, en un material biocompatible, la estructura exacta del tejido óseo, con características más pequeñas que el tamaño de una sola proteína, mil millones de veces más pequeñas que un metro. Esta plataforma, llamado, litografía con sonda de barrido biotérmico (bio-tSPL), toma una "fotografía" del tejido óseo, y luego usa la fotografía para producir una réplica auténtica de la misma.

El equipo, dirigido por Elisa Riedo, profesor de ingeniería química y biomolecular en NYU Tandon, y Giuseppe Maria de Peppo, un investigador principal principal de Ralph Lauren en la NYSF, demostró que es posible escalar bio-tSPL para producir réplicas óseas en un tamaño significativo para estudios y aplicaciones biomédicas, a un costo asequible. Estas réplicas óseas apoyan el crecimiento de células óseas derivadas de las propias células madre del paciente, creando la posibilidad de ser pioneros en nuevas aplicaciones de células madre con un amplio potencial terapéutico y de investigación. Esta tecnología podría revolucionar el descubrimiento de fármacos y resultar en el desarrollo de mejores implantes y dispositivos ortopédicos.

La investigación, "Litografía rentable y rentable de réplicas de tejido óseo de tamaño milimétrico reutilizables con un tamaño de característica inferior a 15 nm en un polímero biocompatible, " aparece en Materiales funcionales avanzados .

En el cuerpo humano las células viven en entornos específicos que controlan su comportamiento y apoyan la regeneración de tejidos mediante la provisión de señales morfológicas y químicas a escala molecular. En particular, las células madre óseas están incrustadas en una matriz de fibras - agregados de moléculas de colágeno, proteínas óseas, y minerales. La estructura jerárquica ósea consiste en un conjunto de micro y nanoestructuras, cuya complejidad ha dificultado su replicación mediante métodos de fabricación estándar hasta ahora.

"tSPL es un poderoso método de nanofabricación en el que mi laboratorio fue pionero hace unos años, y en la actualidad se implementa mediante el uso de un instrumento disponible comercialmente, el NanoFrazor, "dijo Riedo." Sin embargo, hasta hoy, las limitaciones en términos de rendimiento y biocompatibilidad de los materiales han impedido su uso en la investigación biológica. Estamos muy emocionados de haber roto estas barreras y de haber llevado a tSPL al ámbito de las aplicaciones biomédicas ".

Su tiempo y rentabilidad, así como la compatibilidad celular y la reutilización de las réplicas óseas, hacen de bio-tSPL una plataforma asequible para la producción de superficies que reproducen perfectamente cualquier tejido biológico con una precisión sin precedentes.

"Estoy entusiasmado con la precisión lograda con bio-tSPL. Superficies óseas-miméticas, como el que se reproduce en este estudio, crear posibilidades únicas para comprender la biología celular y modelar enfermedades óseas, y para desarrollar plataformas de detección de drogas más avanzadas, "dijo De Peppo." Como ingeniero de tejidos, Estoy especialmente emocionado de que esta nueva plataforma también pueda ayudarnos a crear implantes ortopédicos más efectivos para tratar defectos esqueléticos y maxilofaciales resultantes de lesiones o enfermedades ".