{"id":133199,"date":"2026-04-16T20:01:00","date_gmt":"2026-04-16T18:01:00","guid":{"rendered":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/?p=133199"},"modified":"2026-04-16T16:10:37","modified_gmt":"2026-04-16T14:10:37","slug":"scientists-create-living-tissues-capable-of-changing-shape-in-a-programmed-manner","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/crean-tejidos-vivos-capaces-de-cambiar-de-forma-de-manera-programada","title":{"rendered":"Crean tejidos vivos capaces de cambiar de forma de manera programada"},"content":{"rendered":"\n

Investigadores del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC), la Universitat Polit\u00e8cnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) y el Centro Internacional de M\u00e9todos Num\u00e9ricos en Ingenier\u00eda (CIMNE) han desarrollado una nueva estrategia para \u201cprogramar\u201d la forma de tejidos biol\u00f3gicos in vitro<\/em>.<\/strong> El trabajo, publicado en la revista Science<\/em>, demuestra por primera vez que es posible guiar las fuerzas y forma final de un tejido vivo controlando la orientaci\u00f3n de sus c\u00e9lulas.<\/strong> La investigaci\u00f3n abre la puerta a nuevas aplicaciones en ingenier\u00eda de tejidos, rob\u00f3tica bioh\u00edbrida y el dise\u00f1o de materiales vivos inteligentes.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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De izquierda a derecha: Xavier Trepat, Pau Guillamat y Marino Arroyo.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Los tejidos biol\u00f3gicos tienen una sorprendente capacidad para organizarse por s\u00ed mismos y cambiar de forma, un proceso impulsado por las fuerzas que generan sus propias c\u00e9lulas. Aprovechar este comportamiento natural para dise\u00f1ar materiales vivos sint\u00e9ticos capaces de adoptar formas predeterminadas es actualmente uno de los grandes retos de la bioingenier\u00eda. Sin embargo, controlar con precisi\u00f3n c\u00f3mo se comporta un tejido y dirigir sus fuerzas internas para que adopte exactamente la forma deseada sigue siendo un desaf\u00edo importante para la ciencia.<\/p>\n\n\n\n

\n

Estamos demostrando que podemos dise\u00f1ar la forma que adoptar\u00e1 un tejido vivo controlando \u00fanicamente c\u00f3mo se orientan sus c\u00e9lulas<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Xavier Trepat<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Ahora, un estudio liderado por Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC)<\/strong>, la Universitat Polit\u00e8cnica de Catalunya \u2013 BarcelonaTech (UPC) <\/strong>y el Centro Internacional de M\u00e9todos Num\u00e9ricos en Ingenier\u00eda (CIMNE),<\/strong> en colaboraci\u00f3n con el European Molecular Biology Laboratory (EMBL) de Barcelona<\/strong>, presenta una nueva estrategia para \u201cprogramar\u201d estos cambios de forma, controlando, mediante patrones qu\u00edmicos, c\u00f3mo se orientan las c\u00e9lulas dentro del tejido.<\/p>\n\n\n\n

El resultado son tejidos vivos capaces de deformarse de forma controlada para generar estructuras tridimensionales reproducibles. Para Xavier Trepat<\/strong>, profesor de investigaci\u00f3n ICREA en el IBEC, l\u00edder del grupo de Din\u00e1mica Integrativa de C\u00e9lulas y Tejidos<\/a> y col\u00edder del estudio, esto es particularmente relevante:
\u201cEstamos demostrando que podemos dise\u00f1ar la forma que adoptar\u00e1 un tejido vivo controlando \u00fanicamente c\u00f3mo se orientan sus c\u00e9lulas\u201d<\/em><\/strong>, destaca el investigador, quien tambi\u00e9n es profesor en la Universidad de Barcelona (UB) y miembro del Centro de Investigaci\u00f3n Biom\u00e9dica en Red en Bioingenier\u00eda, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN). <\/p>\n\n\n\n

Los cient\u00edficos plantean los resultades del estudio como una v\u00eda para dise\u00f1ar superficies vivas que cambian de forma por s\u00ed mismas, con potenciales aplicaciones que van desde la ingenier\u00eda de tejidos hasta la rob\u00f3tica bioh\u00edbrida.
<\/strong><\/p>\n\n\n\n

C\u00e9lulas que se alinean y dan forma a tejidos<\/strong><\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Los tejidos biol\u00f3gicos formados por c\u00e9lulas alargadas tienden a auto-organizarse generando dominios multicelulares donde todas las c\u00e9lulas se orientan en la misma direcci\u00f3n, como las fibras de un hilo en un tejido textil. Este es el denominado orden nem\u00e1tico<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

En ocasiones, el orden nem\u00e1tico se rompe en puntos concretos, llamados defectos topol\u00f3gicos<\/strong>. Se trata de zonas localmente desordenadas, comparables a los remolinos o bifurcaciones que aparecen en una huella dactilar. En biolog\u00eda, estos defectos act\u00faan como puntos de concentraci\u00f3n de fuerzas<\/strong>, capaces de influir en c\u00f3mo crecen, migran o incluso se deforman los tejidos.<\/p>\n\n\n\n

\u201cLa orientaci\u00f3n de las c\u00e9lulas controla las fuerzas, y las fuerzas pueden controlar la generaci\u00f3n de una forma en tres dimensiones\u201d<\/em><\/strong>,<\/strong> explica Pau Guillamat<\/strong>, investigador en el grupo de Din\u00e1mica Integrativa de C\u00e9lulas y Tejidos del IBEC, y primer autor del estudio.<\/p>\n\n\n\n

Para guiar estas fuerzas, el equipo utiliz\u00f3 el micropatronaje qu\u00edmico<\/strong>: \u201cdibujaron\u201d sobre superficies planas unas l\u00edneas de una prote\u00edna a la que las c\u00e9lulas se adhieren, rodeadas de zonas con un pol\u00edmero al que las c\u00e9lulas no se adhieren. Gracias a estos patrones, las c\u00e9lulas se alinean siguiendo las l\u00edneas, creando el \u201cmapa\u201d de orientaciones deseado.<\/p>\n\n\n\n

Esto permiti\u00f3 imponer defectos topol\u00f3gicos en posiciones exactas, algo que la naturaleza genera de forma espont\u00e1nea, pero desordenada. \u201cLa clave es que podemos decidir d\u00f3nde estar\u00e1n estos defectos y, por tanto, d\u00f3nde se generar\u00e1n las fuerzas dentro del tejido\u201d<\/em><\/strong>,<\/em> comenta Guillamat.<\/p>\n\n\n\n

El experimento crucial lleg\u00f3 cuando los investigadores despegaron el tejido del sustrato donde crec\u00edan las c\u00e9lulas. Mientras permanec\u00eda adherido, las fuerzas internas generadas por las c\u00e9lulas quedaban ancladas al soporte e imped\u00edan que el tejido cambiara de forma. Pero al eliminar esa restricci\u00f3n mec\u00e1nica, la tensi\u00f3n acumulada pudo redistribuirse libremente.<\/p>\n\n\n\n

 \u201cEs como una l\u00e1mina el\u00e1stica tensada y fijada por los bordes: mientras est\u00e1 sujeta no se deforma, pero al liberarla adopta una nueva geometr\u00eda determinada por las tensiones internas<\/strong>\u201d, explica Guillamat.<\/p>\n\n\n\n

Eso mismo ocurre con el tejido celular: al despegarlo, se contrae y deforma r\u00e1pidamente, y lo hace siguiendo las direcciones de tensi\u00f3n creadas por la orientaci\u00f3n de las c\u00e9lulas y por los defectos topol\u00f3gicos.<\/p>\n\n\n\n

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Tejido celular plegado siguiendo un proceso de programaci\u00f3n mec\u00e1nica.<\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n\n\n\n
\n
V\u00eddeo de un tejido transform\u00e1ndose en una forma 3D que recuerda a una rosa.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Simulaciones que predicen la forma final<\/strong><\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Para profundizar en el origen de las fuerzas y formas de los tejidos, asi como para poder predecirlas, el equipo de Marino Arroyo, <\/strong>catedr\u00e1tico del Departamento de Ingenier\u00eda Civil y Ambiental de la UPC, l\u00edder del grupo Interfaces de materiales blandos y vivos<\/a> del CIMNE y col\u00edder del estudio, desarroll\u00f3 modelos te\u00f3ricos y simulaciones que permiten anticipar c\u00f3mo un patr\u00f3n concreto de orientaciones celulares acabar\u00eda transform\u00e1ndose en una forma tridimensional espec\u00edfica.<\/p>\n\n\n\n

Seg\u00fan Arroyo, \u201cnuestros modelos nos han permitido examinar diferentes hip\u00f3tesis y finalmente identificar el mecanismo por el que la orientaci\u00f3n de las c\u00e9lulas conduce al plegado tridimensional de los tejidos. Adem\u00e1s, proporcionan una relaci\u00f3n cuantitativa entre patr\u00f3n nem\u00e1tico y forma<\/em>\u201d,<\/strong> lo que confirma que el sistema puede utilizarse como una plataforma predictiva de dise\u00f1o morfol\u00f3gico de tejidos.<\/p>\n\n\n\n

Un abanico de aplicaciones<\/strong><\/strong><\/h4>\n\n\n\n
\n

Podemos pensar en estos sistemas como materiales vivos que no solo generan fuerzas y formas programables, sino que podr\u00edan integrar informaci\u00f3n y responder de manera inteligente<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Pau Guillamat<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Esta investigaci\u00f3n es una prueba de concepto, pero abre la puerta a muchas aplicaciones, como la ingenier\u00eda de tejidos<\/strong>, para crear estructuras tridimensionales sin necesidad de andamios artificiales; la rob\u00f3tica bioh\u00edbrida,<\/strong> que podr\u00eda utilizar tejidos vivos deformables como actuadores biol\u00f3gicos; o el dise\u00f1o de materiales vivos inteligentes,<\/strong> superficies vivas capaces de reconfigurar su forma y, potencialmente, sus propiedades funcionales.<\/p>\n\n\n\n

\u201cPodemos pensar en estos sistemas como materiales vivos que no solo generan fuerzas y formas programables, sino que podr\u00edan integrar informaci\u00f3n y responder de manera inteligente\u201d<\/em><\/strong>, <\/em>a\u00f1ade Guillamat.<\/p>\n\n\n\n

Adem\u00e1s de sus posibles aplicaciones, esta metodolog\u00eda permite estudiar fen\u00f3menos presentes en biolog\u00eda real, como la formaci\u00f3n de \u00f3rganos o el comportamiento de algunos tumores. \u201cEs una herramienta perfecta para entender c\u00f3mo los patrones de orientaci\u00f3n celular influyen en la mec\u00e1nica y evoluci\u00f3n de tejidos complejos\u201d<\/em><\/strong>,<\/em> afirma Trepat.<\/p>\n\n\n\n

El estudio tambi\u00e9n ha contado con la colaboraci\u00f3n del grupo de Mecanobiolog\u00eda Celular y Molecular<\/a> del IBEC, liderado por Pere Roca-Cusachs<\/strong>, quien tambi\u00e9n es profesor catedr\u00e1tico de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Barcelona (UB).<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Art\u00edculo de referencia<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Pau Guillamat, Waleed Mirza, Pradeep K. Bal, Manuel G\u00f3mez-Gonz\u00e1lez, Pere Roca-Cusachs, Marino Arroyo, Xavier Trepat.Guidance of cellular nematic elastomers into shape-programmable living surfaces. <\/strong>Science <\/em>(2026). DOI: 10.1126\/science.adz9174<\/a><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

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Investigadores del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC), la Universitat Polit\u00e8cnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) y el Centro Internacional de M\u00e9todos Num\u00e9ricos en Ingenier\u00eda (CIMNE) han desarrollado una nueva estrategia para \u201cprogramar\u201d la forma de tejidos biol\u00f3gicos in vitro. El trabajo, publicado en la revista Science, demuestra por primera vez que es posible guiar las fuerzas y forma final de un tejido vivo controlando la orientaci\u00f3n de sus c\u00e9lulas. 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