{"id":76527,"date":"2020-07-31T10:00:28","date_gmt":"2020-07-31T08:00:28","guid":{"rendered":"http:\/\/ibecbarcelona.eu\/?p=76527"},"modified":"2020-07-31T15:43:36","modified_gmt":"2020-07-31T13:43:36","slug":"nanotecnologia-para-mejorar-el-crecimiento-de-tejidos-humanos-en-el-laboratorio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/nanotecnologia-para-mejorar-el-crecimiento-de-tejidos-humanos-en-el-laboratorio\/","title":{"rendered":"Nanotecnolog\u00eda para mejorar el crecimiento de tejidos humanos en el laboratorio"},"content":{"rendered":"

La industria farmac\u00e9utica para la medicina se basa en la producci\u00f3n de medicamentos que deben pasar exhaustivos ensayos, en su gran mayor\u00eda en modelos animales o en cultivos celulares in vitro<\/em>. El primero implica algunos problemas \u00e9ticos adem\u00e1s de la dificultad de extrapolar los datos a las condiciones humanas. Por otro lado, los cultivos celulares in vitro<\/em> son dif\u00edciles de establecer ya que es complicado simular las complejas interacciones c\u00e9lula-c\u00e9lula y c\u00e9lula-matriz decisivas en la regulaci\u00f3n del crecimiento celular.<\/p>\n

Ahora, el grupo de investigaci\u00f3n del IBEC \u201cBiosensores para la Bioingenier\u00eda<\/a>\u201d, dirigido por el Profesor de Investigaci\u00f3n ICREA Javier Ram\u00f3n-Azc\u00f3n, publica en la revista Nanoscale Advances<\/em> un innovador andamio, basado en nanotubos de carbono y en tecnolog\u00eda de criogel, que permite el crecimiento de tejidos a escala milim\u00e9trica en el laboratorio.<\/strong> Esta tecnolog\u00eda puede utilizarse como sustituto de modelos animales y de cultivo de c\u00e9lulas in vitro<\/em> para el descubrimiento de f\u00e1rmacos. Adem\u00e1s, este nuevo soporte tendr\u00e1 sin duda un impacto muy positivo en otros campos como el de los trasplantes, la regeneraci\u00f3n de \u00f3rganos y la modelizaci\u00f3n de enfermedades, ya que mejorar\u00e1 la tecnolog\u00eda de \u00ab\u00f3rgano en un chip\u00bb que simula las actividades, la mec\u00e1nica y la fisiolog\u00eda de \u00f3rganos enteros.<\/p>\n

El nuevo andamio combina nanotubos de carbono con tecnolog\u00eda criogel<\/h3>\n

El andamio recientemente desarrollado re\u00fane las propiedades regeneradoras de la gelatina, la estabilidad mec\u00e1nica de la celulosa y los nanotubos de carbono, que mejoran la estabilidad mec\u00e1nica y las caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas. La originalidad de este trabajo est\u00e1 en que los investigadores aplicaron la tecnolog\u00eda de criogel, que consiste en congelar el andamio, para obtener la configuraci\u00f3n de microporos. La estructura de microporos es de crucial importancia porque permite la correcta difusi\u00f3n de nutrientes entre las c\u00e9lulas. Durante el proceso de congelaci\u00f3n, el agua forma cristales de hielo dentro de la estructura, y una vez descongelados, dejan poros vac\u00edos. Otro aspecto innovador es que aqu\u00ed la direccionalidad de la congelaci\u00f3n se forz\u00f3 desde un solo eje, porque las c\u00e9lulas del m\u00fasculo esquel\u00e9tico necesitan una morfolog\u00eda altamente alineada para fusionarse. Las c\u00e9lulas del m\u00fasculo esquel\u00e9tico forman el tejido muscular estriado que da movimiento al cuerpo a trav\u00e9s de la acci\u00f3n del sistema nervioso.<\/p>\n

Esta t\u00e9cnica permite generar tejido muscular esquel\u00e9tico a escala milim\u00e9trica simulando su entorno 3D sobre un andamio, ya que este tiene una alta conectividad entre los poros y una mayor estabilidad mec\u00e1nica que otros andamios previamente desarrollados basados en hidrogeles.<\/strong> En este caso, las propiedades el\u00e9ctricas del andamio son un aspecto relevante ya que las c\u00e9lulas musculares se someten constantemente a contracciones en respuesta a se\u00f1ales nerviosas trasmitidas el\u00e9ctricamente. Con la utilizaci\u00f3n de nanotubos de carbono, este andamio permite la aplicaci\u00f3n de pulsos el\u00e9ctricos que estimular\u00e1n el desarrollo del tejido y su maduraci\u00f3n.<\/p>\n

Crecer tejidos en el laboratorio para estudiar las respuestas celulares<\/h3>\n

La ingenier\u00eda de tejidos es uno de los campos m\u00e1s prometedores de la medicina del futuro, y su objetivo es fabricar, reparar y\/o reemplazar tejidos y \u00f3rganos. Lo hace creando tejidos que crecen sobre andamios, uno de los principales pilares de esa tecnolog\u00eda. En pocas palabras, los investigadores ponen algunas c\u00e9lulas sobre el andamio y les proporcionan los nutrientes y las fuerzas mec\u00e1nicas necesarias para que desarrollen un tejido. La integraci\u00f3n de tejidos 3D funcionales con biosensores a microescala es la base de la tecnolog\u00eda \u201c\u00f3rganos en un chip\u201d. Esa tecnolog\u00eda permite por ejemplo detectar respuestas celulares frente a est\u00edmulos externos y la monitorizaci\u00f3n de la calidad de su micro-ambiente (como metabolitos y nutrientes).<\/p>\n

Esta nueva t\u00e9cnica de fabricaci\u00f3n, combinando la <\/span><\/span>cryogelificacion<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span>anisotr\u00f3pica<\/span><\/span>\u00a0y los nanotubos de carbono, permitir\u00e1 generar tejido muscular a escala milim\u00e9trica, para multitud de aplicaciones como por ejemplo\u00a0<\/span><\/span>en la tecnolog\u00eda de \u00f3<\/span><\/span>rgan<\/span><\/span>os en un<\/span><\/span> chip.<\/span><\/span> <\/strong><\/p>\n

Ferran Velasco-Mallorqu\u00ed, primer autor del art\u00edculo y PhD en el laboratorio de Javier Ram\u00f3n.\u00a0<\/span><\/strong><\/p><\/blockquote>\n

El problema es que con los andamios disponibles hasta el momento no era posible llegar a la escala milim\u00e9trica, dificultando el estudio de tejidos grandes, debido a la deficiencia en la difusi\u00f3n de nutrientes, la ausencia de una estructura interna adecuada para alinear las c\u00e9lulas y a unas propiedades mec\u00e1nicas y el\u00e9ctricas insuficientes. El nuevo andamio desarrollado por el grupo del Dr. Ram\u00f3n-Azc\u00f3n soluciona los principales problemas encontrados para crecer tejidos musculares grandes ya que mejora tanto las propiedades el\u00e9ctricas como la microarquitectura de poros.<\/strong><\/p>\n

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Art\u00edculo de referencia:<\/strong> New volumetric CNT-doped Gelatin-Cellulose scaffold for skeletal muscle tissue engineering. Velasco-Mallorqu\u00ed, F., Fern\u00e1ndez-Costa, J.M., Neves, L., Ram\u00f3n-Azc\u00f3n, J. Nanoscale Adv., 2020, Advance Article. DOI: 10.1039\/D0NA00268B<\/a><\/p>\n

Figura:<\/strong> Vista general del trabajo<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n