Control de las células con un rayo láser
Cuando se crea un tejido biológico en el laboratorio, nada debe dejarse al azar
En la Universidad Técnica de Viena se ha desarrollado un método para guiar células individuales al lugar correcto con precisión láser.
Se crean patrones en forma de estrella (izquierda), en los que las células pueden crecer (derecha).
Technische Universität Wien
Este es uno de los mayores problemas de la producción de tejido artificial: ¿Cómo se pueden dirigir las células individuales al lugar correcto, por ejemplo cuando hay que crear un vaso sanguíneo en un lugar muy específico? Esta hazaña se ha conseguido ahora en la Universidad Técnica de Viena: El hidrogel que rodea a las células se enriquece con moléculas muy especiales que pueden activarse con un rayo láser. El hidrogel se vuelve entonces más blando y permeable precisamente en esos puntos, por lo que es posible determinar con exactitud hacia dónde deben moverse las células.
La nueva técnica es especialmente interesante para la investigación farmacéutica sin ensayos con animales: con este método láser se pueden producir sistemas de tejidos especiales de forma reproducible, que luego pueden examinarse en condiciones controladas con precisión en un chip, por ejemplo para probar nuevos medicamentos.
Como un oso de goma en el agua
"Cuando se hacen construcciones tisulares en el laboratorio, se suele empezar con células vivas incrustadas en un hidrogel", explica el profesor Aleksandr Ovsianikov, director del grupo de investigación de impresión 3D y biofabricación de la Universidad Técnica de Viena. El hidrogel es un material biocompatible, con propiedades muy similares a las del tejido biológico. "Es comparable a un oso de goma empapado en agua", explica Ovsianikov. Las células pueden migrar a través del hidrogel y formar un tejido. Sin embargo, sería deseable poder controlar este proceso y hacer que las células se adhieran a un plano predeterminado.
Sin embargo, en el grupo de investigación de impresión 3D y biofabricación se han añadido ahora al hidrogel unas moléculas muy especiales. Normalmente, no cambian el comportamiento del hidrogel, pero cuando se activan con un láser en un punto específico, el hidrogel se vuelve más blando y permeable precisamente en ese punto. "La molécula se acopla a la red del hidrogel, en este punto la red se vuelve más hidrofílica. Esto cambia las propiedades físicas, y de esta manera es posible crear un patrón 3D a través del cual las células pueden pasar más fácilmente que en otros lugares", explica Simon Sayer (TU Wien).
De este modo, el rayo láser se utilizó para predeterminar determinadas trayectorias en el hidrogel y, efectivamente, las células migraron exactamente por esas trayectorias. De este modo, se pudieron producir estructuras celulares en forma de estrella o de celosía.
El ser humano en un chip
Por el momento, esta investigación no se centra necesariamente en la creación de órganos artificiales, sino en una tecnología que suele denominarse "órgano en un chip" o "humano en un chip": Se crean partes de tejido que luego interactúan entre sí. Se colocan en un chip de unos pocos centímetros de tamaño y se les puede suministrar nutrientes muy específicos o también compuestos farmacéuticos de forma muy precisa. De este modo, se puede obtener información importante sobre el efecto de los medicamentos sin tener que recurrir a los ensayos con animales. Además, se puede trabajar con células humanas, lo que hace que los resultados sean mucho más significativos.
"Pero esto sólo funciona si podemos controlar con precisión las propiedades de estos tejidos", dice Tommaso Zandrini (TU Wien). "En primer lugar, estos experimentos tienen que ser reproducibles, por lo que se necesitan varias muestras de tejido con exactamente la misma microestructura, y en segundo lugar, también hay que poder conectar con precisión las diferentes muestras; por ejemplo, si se estudia la interacción entre un pequeño trozo de tejido muscular del corazón y un pequeño trozo de tejido del hígado." Para entender la interacción con precisión, estructuras como los vasos sanguíneos deben estar en el lugar exacto. Esto es ahora posible con este nuevo método láser. Por tanto, la complejidad de las muestras de tejido personalizadas puede aumentar drásticamente.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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