Durante los últimos 30 años, la comunidad científica ha estado trabajando para desarrollar una alternativa sintética a los injertos óseos para reparar huesos enfermos o dañados. Los investigadores de la Universidad McGill utilizaron la fuente de luz canadiense (CLS) de la Universidad de Saskatchewan para avanzar en un método novedoso para cultivar tejido óseo sintético.

El campo de la ingeniería del tejido óseo, que avanza rápidamente, se centra en el cultivo de células óseas en el laboratorio sobre materiales llamados andamios, y luego se transfieren estas estructuras al cuerpo de una persona para reparar el daño óseo. Al igual que el hueso al que imita, los andamios necesitan una red interconectada de poros pequeños y grandes que permitan que las células y los nutrientes se propaguen y ayuden a generar tejido óseo nuevo.

El prometedor proceso del equipo de McGill funciona modificando la estructura interna de un material, llamado óxido de grafeno, para que sea más propicio para la regeneración del tejido óseo.

El óxido de grafeno es un compuesto ultrafino y extrafuerte que se usa cada vez más en electrónica, óptica, química, almacenamiento de energía y biología. Una de sus propiedades únicas es que cuando se le colocan células madre, tienden a transformarse en células generadoras de hueso llamadas osteoblastos.

El grupo multidisciplinario, compuesto por investigadores de los Departamentos de Ingeniería de Materiales y Minería, Ingeniería Eléctrica y Odontología de McGill, descubrió que agregar una emulsión de aceite y agua al óxido de grafeno y luego congelarlo a dos temperaturas diferentes produjo dos tamaños diferentes de poros en todo el cuerpo. el material.

La profesora Marta Cerruti dijo que cuando "sembraron" el andamiaje ahora poroso con células madre de médula ósea de ratón, las células se multiplicaron y se diseminaron dentro de la red de poros, una señal prometedora de que el nuevo enfoque podría eventualmente usarse para regenerar tejido óseo en humanos. .

"Demostramos que los andamios son completamente biocompatibles, que las células están felices cuando las colocas allí y que pueden penetrar a través del andamio y colonizar todo el andamio", afirmó.

Los investigadores utilizaron la línea de luz BMIT-BM en el CLS para visualizar los poros de diferentes tamaños dentro del andamiaje, así como el crecimiento y la propagación de las células. El investigador principal Yiwen Chen, Ph.D. estudiante que trabaja con Cerruti, dijo que su trabajo no habría sido posible sin el sincrotrón porque la baja densidad del óxido de grafeno significa que absorbe solo una cantidad muy pequeña de luz.

"Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que las personas utilizan la luz de sincrotrón para ver la estructura de los andamios de óxido de grafeno", dijo Chen.

Si bien aún faltan muchos años para la aplicación clínica generalizada de este nuevo enfoque, Cerruti cree que su trabajo podría permitir que otros investigadores aprendan más sobre cómo las células madre se transforman en células óseas.

"Tal vez esto conduzca a una mejor comprensión de la biología de los huesos que de otro modo no entenderíamos", dijo. "Quizás a corto plazo podamos usar los métodos en el laboratorio para comprender mejor los huesos y tal vez desarrollar nuevos medicamentos".

La investigación fue publicada en Carbon . + Explora más

El andamio esquelético sostiene las células óseas y los vasos sanguíneos