Desde "Fantastic Voyage" hasta "Despicable Me", los rayos retráctiles han sido un elemento básico de la ciencia ficción en la pantalla. Ahora, los químicos de la Universidad de Texas en Austin han desarrollado un rayo retráctil real que puede cambiar el tamaño y la forma de un bloquede material similar a un gel mientras crecen células humanas o bacterianas en él. Esta nueva herramienta es prometedora para los investigadores biomédicos, incluidos aquellos que buscan arrojar luz sobre cómo cultivar tejidos y órganos de reemplazo para implantes.
"Para comprender, y en el futuro ingeniero, la forma en que las células responden a las propiedades físicas de su entorno, desea tener materiales que sean dinámicamente reconfigurables", dijo Jason B. Shear, profesor de química y co-inventor de la nueva herramienta.
El trabajo fue publicado en línea hoy en el Revista de la Sociedad Americana de Química .
El poder real de reducir el material utilizado para hacer crecer las células, llamado sustrato, no es tanto hacerlo más pequeño como cambiar selectivamente la forma y la textura de la superficie. Al controlar con precisión qué partes delEn el interior del material encogido, los investigadores pueden crear características 3D específicas en la superficie, incluyendo protuberancias, surcos y anillos. Es como pellizcar una alfombra desde abajo para formar picos y valles en la superficie.
Los investigadores también pueden cambiar la ubicación y las formas de las características de la superficie a medida que pasa el tiempo, por ejemplo, convertir una montaña en una colina o incluso un sumidero, imitando la naturaleza dinámica del entorno en el que las células viven, crecen y se mueven típicamente.
El rayo retráctil es un láser de infrarrojo cercano que puede enfocarse en pequeños puntos dentro del sustrato. El sustrato se ve y se comporta un poco como un bloque de gelatina. En el nivel microscópico, está hecho de proteínas mezcladas y entrelazadas comoun montón de hilo. Cuando el láser golpea un punto dentro del sustrato, se forman nuevos enlaces químicos entre las proteínas, atrayéndolas con más fuerza, un cambio que también altera la forma de la superficie a medida que se tira desde abajo. Los investigadores escanean el láseruna serie de puntos dentro del sustrato para crear cualquier contorno de superficie deseado en cualquier lugar en relación con las células objetivo.
A diferencia de otros métodos para alterar el sustrato debajo de las células vivas, el rayo retráctil UT Austin no calienta ni altera químicamente la superficie, daña las células vivas ni hace que las células se despeguen de la superficie. Y permite la formación de cualquier patrón 3D endemanda al ver las células en crecimiento a través de un microscopio.
Los planes inmediatos de los investigadores de UT Austin son utilizar la herramienta para investigar cuestiones científicas fundamentales que rodean el crecimiento y la migración celular, esfuerzos que podrían permitir varias aplicaciones médicas futuras. Por ejemplo, el enfoque puede conducir a materiales y procedimientos que promuevan la curación de heridas oregeneración nerviosa, o ayudar en el crecimiento e implantación exitosa de tejidos de reemplazo, como la piel o las válvulas cardíacas.
"Para lograr que los tejidos crezcan en un plato que será efectivo una vez implantado, primero debemos comprender y luego imitar mejor el entorno en el que generalmente se desarrollan en nuestros propios cuerpos", dijo Shear.
Otra aplicación potencial sería en la investigación básica sobre cómo la topografía de una superficie afecta la formación de colonias bacterianas peligrosas llamadas biopelículas. Biofilms microbianos: esteras de bacterias densas y pegajosas que se forman en los equipos médicos y pueden dar lugar atratar infecciones: contribuya a las infecciones transmitidas por el hospital para hasta 1 millón de personas en los Estados Unidos anualmente.Si los científicos pueden comprender mejor qué características topográficas evitan que se formen biopelículas y cómo las características que cambian con el tiempo pueden influir en el proceso, podrían sercapaz de desarrollar recubrimientos para dispositivos biomédicos que bloquean su formación y previenen infecciones difíciles de tratar.
Los otros autores del artículo son el investigador postdoctoral Derek Hernández, el ex investigador asociado Eric Ritschdorff y el ex investigador postdoctoral Jodi Connell.
La financiación fue proporcionada por la Fundación Welch.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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