Pañales para bebés, lentes de contacto y postre de gelatina. Aunque aparentemente no están relacionados, estos artículos tienen una cosa en común: están hechos de sustancias altamente absorbentes llamadas hidrogeles que tienen aplicaciones versátiles. Recientemente, un tipo de hidrogel biodegradable, denominado microporoso recocidoEl hidrogel de partículas MAP ha ganado mucha atención por su potencial para suministrar células madre para la reparación de tejidos corporales, pero actualmente no está claro cómo estos materiales gelatinosos afectan el crecimiento de su preciosa carga celular, lo que limita su uso en medicina regenerativa.
En un nuevo estudio publicado en la edición de noviembre de Acta Biomaterialia , investigadores de la Universidad de Texas A&M han demostrado que los hidrogeles MAP, programados para biodegradarse a un ritmo óptimo, crean un ambiente fértil para que las células madre óseas prosperen y proliferen vigorosamente. Descubrieron que el espacio creado por el marchitamiento de los hidrogeles MAP crea espacio paralas células madre crecen, se propagan y forman redes celulares complejas.
"Nuestra investigación ahora muestra que las células madre prosperan en hidrogeles MAP degradados; también remodelan su entorno local para satisfacer mejor sus necesidades", dijo el Dr. Daniel Alge, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica. "Estos resultados tienen implicaciones importantespara desarrollar sistemas de entrega basados en hidrogel MAP, particularmente para medicina regenerativa donde queremos entregar células que reemplazarán los tejidos dañados por otros nuevos y saludables ".
Los hidrogeles MAP son una nueva generación de hidrogeles inyectables. Estos materiales blandos son cadenas interconectadas de cuentas extremadamente pequeñas hechas de polietilenglicol, un polímero sintético. Aunque las microperlas no pueden adherirse a las células, pueden ser diseñadas para presentar proteínas de unión celular.que luego puede unirse a las moléculas receptoras en la superficie de las células madre.
Una vez que se fijan a las microperlas, las células madre utilizan el espacio entre las esferas para crecer y transformarse en células especializadas, como las células óseas o de la piel. Y así, cuando hay una lesión, los hidrogeles MAP pueden usarse para liberar estas nuevas célulaspara ayudar a los tejidos a regenerarse
Sin embargo, la salud y el comportamiento de las células madre dentro del entorno de hidrogel MAP nunca se ha estudiado por completo.
"Los hidrogeles MAP tienen propiedades mecánicas y biocompatibles superiores, por lo que, en principio, son una gran plataforma para cultivar y mantener células madre", dijo Alge. "Pero las personas en el campo realmente no tienen una buena comprensión de cómo las células madrecomportarse en estos materiales "
Para abordar esta pregunta, los investigadores estudiaron el crecimiento, la propagación y la función de las células madre óseas en hidrogeles MAP. Alge y su equipo utilizaron tres muestras de hidrogeles MAP que diferían solo en la velocidad a la que se degradaban, es decir, lento, rápido o nada en absoluto.
Primero, para que las células madre se unan a los hidrogeles MAP, los investigadores decoraron los hidrogeles MAP con un tipo de proteína de unión celular. Luego rastrearon las células madre a medida que crecían usando un microscopio fluorescente de alta resolución. Los investigadorestambién repitió el mismo experimento usando otra proteína de unión celular para investigar si las proteínas de unión celular también afectaron el desarrollo de células madre dentro de los hidrogeles.
Para su sorpresa, el equipo de Alge descubrió que para ambos tipos de proteínas de unión celular, los hidrogeles MAP que se degradaban más rápido tenían la mayor población de células madre. Además, las células estaban cambiando la forma del hidrogel MAP a medida que se extendían yreclamó más territorio.
"En el hidrogel MAP intacto, todavía podíamos ver las microperlas esféricas y el material no sufrió daños", dijo Alge. "Por el contrario, las células estaban formando surcos y surcos en los hidrogeles MAP degradantes, remodelando dinámicamente su entorno".
Los investigadores también descubrieron que a medida que crecían las células madre, la cantidad de proteínas óseas producidas por las células madre en crecimiento dependía de qué proteína de unión celular se usara inicialmente en el hidrogel MAP.
Alge señaló que la información obtenida a través de su estudio informará en gran medida la investigación y el desarrollo adicionales en hidrogeles MAP para terapias con células madre.
"Aunque la degradabilidad del hidrogel MAP afecta profundamente el crecimiento de las células madre, descubrimos que la interacción entre las proteínas de unión celular y la degradación también es importante", dijo. "Como nosotros, como campo, avanzamos hacia el desarrollonuevos hidrogeles MAP para la ingeniería de tejidos, debemos observar los efectos tanto de la degradabilidad como de las proteínas de unión celular para utilizar mejor estos materiales para la medicina regenerativa ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas A&M . Original escrito por Vandana Suresh. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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