Imagen de microscopio electronic de barrio por emisión de campo mostrando una muy buena interacción celula(rojo)-fibra.
“Hace ya tiempo que se sabe que las propiedades mecánicas, químicas y nanotopográficas son capaces de condicionar la funcionalidad de las células madre, así que un biomaterial con la habilidad de poder controlar este proceso de manera práctica, reproducible y escalable sería un hecho sin precedentes dentro de la ingeniería de tejidos,” dice Nadège Sachot, primera autora del artículo.
El equipo de investigación ha conseguido ensamblar un recubrimiento de vidrio bioactivo sobre fibras poliméricas nanoestructuradas fabricadas por electrohilado (electrospinning), creando un biomaterial con unas funcionalidades específicas. Los intentos anteriores involucraban recubrimientos cerámicos simples o dispersiones de vidrios bioactivos en polímeros que aumentaban su resistencia total, a costa de una baja interacción celular y una alta facilidad para colapsar debido a su degradación en fluido biológico.
“Decidimos pues, invertir el diseño y así evitar los típicos problemas que se presentaban con la falta de bioactividad, la descontrolada degradación y por ende la perdida de propiedades mecánicas,” explica Nadège. “Se utilizó el conocimiento publicado previamente de los diferentes materiales, los cuales se coordinaron subordinando así sus inherentes propiedades por un bien común, obteniendo un material con funcionalidades jerarquizadas y con un resultado sinérgico”. Un ejemplo similar sería una bicicleta, donde cada componente – los pneumáticos de caucho, el cuadro metálico, las luces, el lubricante de la cadena o el asiento elástico y flexible – se ensamblan conjuntamente en un único ente cuya principal función es la movilidad rápida y segura, con una alta relación coste-eficiencia.
“El núcleo de las fibras está formado por ácido poliláctico, un conocido polímero biodegradable, que actúa como soporte flexible. El recubrimiento bioactivo le da un aspecto similar a la tempura japonesa,” dice, “lo que le da unas propiedades superficiales fácilmente modificables, y permite que la superficie interaccione eficientemente con los diferentes entes biológicos. Además, se ha previsto que puedan promover respuestas celulares específicas controladas, es decir, que aporten a las células madre, los estímulos químicos, topográficos y mecánicos necesarios, para provocar que diferencien en un tipo de célula particular, ya sea de hueso, endotelio, nervio, etc, y así estimular la formación de tejido nuevo. El resultado son fibras totalmente biodegradables que al final serán reemplazadas por el tejido nuevo regenerado.”
El nuevo protocolo supone una muy versátil y prometedora alternativa, pues se puede transferir a otro tipo de estructuras permitiendo la fabricación de diferentes arquitecturas dependiendo de su aplicación. Este aspecto abre un amplio catálogo de aplicaciones biomédicas que requieran biomateriales con un definido diseño de jerarquizadas funcionalidades, como sería la regeneración de tejido óseo, vascular, o la piel o nervioso.
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Reference article: Sachot, N., Castaño, O., Mateos-Timoneda, M.A., Engel, E. & Planell, J.A. (2013). Hierarchically Engineered Fibrous Scaffolds for Bone Regeneration. Interface, 10: 20130684
