Un equipo dirigido por científicos de Penn State ha desarrollado un nuevo método para generar compuestos, llamados polisulfuros, dentro de las células, y el trabajo podría conducir potencialmente a avances en el tratamiento de heridas y la reparación de tejidos.

Los investigadores publicaron su trabajo en la revista Advanced Healthcare Materials. .

"Los investigadores han luchado anteriormente para encontrar especies de azufre apropiadas para los sistemas biológicos, y hemos desarrollado un enfoque novedoso que puede hacerlo", dijo Urara Hasegawa, profesora asistente de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State y autor correspondiente del estudio. "Nuestro trabajo ofrece una opción prometedora para la administración controlada de polisulfuros para aplicaciones terapéuticas."

Sulfuro de hidrógeno (H₂ S), el gas responsable del olor a huevo podrido en el gas natural y las alcantarillas, también se produce en nuestros cuerpos, donde parece actuar como mediador de señales, enviando mensajes a las células y ayudando a regular procesos en los sistemas cardiovascular, nervioso e inmunológico. sistemas.

Sin embargo, según los investigadores, estudios recientes han sugerido que el H₂ Es posible que S no sea en realidad el mediador de señales. En cambio, pueden ser polisulfuros, que se crean cuando H₂ El S se mezcla con enzimas y oxígeno en las células, dijeron los científicos.

Los investigadores no han podido confirmar esta teoría, dijo Hasegawa, porque los compuestos de polisulfuro son inherentemente inestables y se descomponen fácilmente.

"La investigación actual es bastante limitada porque nosotros, como comunidad, no sabemos cómo funcionan las especies de sulfuros", dijo Hasegawa, explicando que la incapacidad de producir una liberación controlada y sostenida de los compuestos en los sistemas biológicos ha obstaculizado el avance de la biología de los sulfuros. investigación. "Si queremos poder realizar investigación básica, un sistema de ejecución es esencial, y eso es lo que hemos desarrollado aquí".

Los científicos crearon un método novedoso para inducir el H₂ Reacción de oxidación de S dentro de las células mediante el uso de micelas poliméricas, que son estructuras núcleo-cubierta autoensambladas de tamaño nanométrico.

Estas estructuras núcleo-capa pueden ser absorbidas por las células y proteger lo que hay en su interior; en este caso, la porfirina de manganeso, un complejo metálico que puede convertir H₂. S a polisulfuros.

"Hicimos esta nanoestructura que funciona como una especie de nanocápsula", dijo Hasegawa. "Esta nanocápsula puede proteger el complejo de porfirina del entorno celular y nos permite catalizar la oxidación de H₂ S a especies de polisulfuros y hacerlo dentro de una célula."

Los científicos probaron el método en células endoteliales de la vena umbilical humana, un sistema modelo común que utiliza las células que recubren la vena del cordón umbilical. Descubrieron que tratar las células con la combinación de H₂ La molécula donante S y las micelas poliméricas de porfirina de manganeso indujeron la formación de tubos de células endoteliales, o estructuras similares a capilares que recubren los vasos sanguíneos. Añadiendo el H₂ La molécula donante S sola indujo sólo la formación de tubos débiles.

"En el proceso de angiogénesis (o formación de nuevos vasos sanguíneos), se sabe que las células endoteliales se transforman de una forma poligonal a una alargada", dijo Hasegawa, señalando que la literatura científica también indica que la angiogénesis puede inducir la proliferación y migración de las células endoteliales. "Las células necesitan alinearse y remodelarse para formar la capa más interna del vaso sanguíneo que actúa como barrera para confinar la sangre dentro del vaso".

Los resultados indican que la conversión de H₂ Se requiere S a polisulfuros para estimular la formación de tubos de células endoteliales. La administración de polisulfuros como tratamiento podría tener implicaciones para el tratamiento de heridas y la reparación de tejidos, dijeron los científicos.

"Estamos muy interesados ​​en la ingeniería de tejidos o en la regeneración de tejidos", afirmó Hasegawa. "Nuestro trabajo muestra que si aplicamos estas especies de sulfuro, parece que podemos estimular la angiogénesis".

Hasegawa dijo que el equipo continúa su investigación para comprender los mecanismos de la bioactividad de los polisulfuros. El trabajo futuro también podría implicar la exploración de aplicaciones terapéuticas para las micelas.