Bioingenieros y dentistas de la Facultad de Odontología de UCLA han desarrollado un nuevo hidrogel que es más poroso y efectivo para promover la reparación y regeneración de tejidos en comparación con los hidrogeles que están disponibles actualmente. Una vez inyectado en un modelo de ratón, se demuestra que el nuevo hidrogel inducemigración de células madre naturales para promover mejor la cicatrización ósea. Las aplicaciones experimentales actuales que usan hidrogeles y células madre introducidas en el cuerpo o agentes biológicos caros pueden tener efectos secundarios negativos.
Los hallazgos, publicados en línea en la revista Comunicaciones de la naturaleza , sugiera que en el futuro cercano la próxima generación de sistemas de hidrogel podría mejorar en gran medida la terapéutica actual basada en biomaterial para reparar defectos óseos.
Los hidrogeles son biomateriales que están formados por una red 3D de cadenas de polímeros. Debido a la capacidad de la red para absorber agua y sus similitudes estructurales con el tejido vivo, puede usarse para enviar células a áreas defectuosas para regenerar el tejido perdido. Sin embargo,El pequeño tamaño de poro de los hidrogeles limita la supervivencia de las células trasplantadas, su expansión y la formación de nuevos tejidos, lo que lo hace menos que ideal para la regeneración de tejidos.
Un material que se ha percatado en el campo de los biomateriales es el mineral natural, la arcilla. La arcilla se ha convertido en un aditivo ideal para productos médicos sin efectos negativos reportados. Se ha demostrado que es biocompatible y está fácilmente disponible.
La arcilla está estructurada en capas, con la superficie con una carga negativa. La estructura y la carga en capas únicas fueron importantes para los investigadores ya que sus hidrogeles tenían una carga positiva u opuesta. Cuando el hidrogel se insertó en las capas de arcilla, a través de un procesollamado química de intercalación, el resultado final fue un hidrogel mejorado con arcilla con una estructura mucho más porosa que podría facilitar la formación de hueso.
Una vez que tuvieron su hidrogel mejorado con arcilla, los investigadores utilizaron un proceso llamado fotoinducción, o la introducción de luz, para convertir su nuevo biomaterial en un gel, lo que facilitaría la inyección en su modelo de ratón.
El modelo de ratón tenía un defecto craneal no curativo, que los investigadores inyectaron con su hidrogel mejorado con arcilla. Después de seis semanas, descubrieron que el modelo mostraba una curación ósea significativa a través de su propia migración y crecimiento de células madre naturales.
"Esta investigación nos ayudará a desarrollar la próxima generación de sistemas de hidrogel con alta porosidad y podría mejorar en gran medida los materiales de injerto óseo actuales", dijo el autor principal Min Lee, profesor de ciencias de biomateriales en la Facultad de Odontología de UCLA y miembro de JonssonComprehensive Cancer Center. "Nuestro sistema de hidrogel de nanocompuestos será útil para muchas aplicaciones, incluidas la administración terapéutica, los portadores de células y la ingeniería de tejidos".
Las combinaciones inyectables de células vivas y moléculas bioactivas que usan hidrogeles serían una aplicación médica preferida para tratar áreas no saludables o dañadas del cuerpo en lugar de una cirugía más invasiva.
Se planea realizar investigaciones futuras para aprender cómo las propiedades físicas de los hidrogeles de nanocompuestos afectan la migración de las células y su función, así como la formación de vasos sanguíneos.
Otros autores del estudio son el coprimer autor Zhong-Kai Cui, profesor asistente de biología celular en la Universidad Médica del Sur en China; y el Dr. Benjamin Wu, la Dra. Tara Aghaloo, Jessalyn Baljon y Soyon Kim, todos de UCLA.
El estudio fue financiado por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial, el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel, el Departamento de Defensa de EE. UU. Y MTF Biologics. Los autores no tienen intereses en conflicto.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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