Hidrogeles de ADN programables para cultivos celulares avanzados y medicina personalizada
El equipo del Dr. Elisha Krieg, del Instituto Leibniz de Investigación de Polímeros de Dresde, ha desarrollado una matriz dinámica reticulada con ADN (DyNAtrix) combinando polímeros sintéticos clásicos con reticulantes de ADN programables. La unión altamente específica y predecible del ADN proporciona a los investigadores un control sin precedentes sobre las propiedades mecánicas clave del material. Los hallazgos, publicados en Nature Nanotechnology, son muy relevantes para los materiales de cultivo celular in vitro destinados a la investigación biológica.
DyNAtrix: una matriz totalmente sintética que instruye a las células y tiene propiedades mecánicas programables
IPF: Elisha Krieg und Yu-Hsuan Peng
El cultivo in vitro de células biológicas desempeña un papel importante en el avance de la investigación biológica. Sin embargo, los materiales de cultivo celular disponibles en la actualidad presentan importantes inconvenientes. Muchos de ellos proceden de fuentes animales, lo que reduce su reproducibilidad y dificulta el ajuste de sus propiedades mecánicas. Por ello, urgen nuevos métodos para crear materiales blandos y biocompatibles con propiedades predecibles.
El equipo del Dr. Elisha Krieg, del Instituto Leibniz de Investigación de Polímeros de Dresde, ha desarrollado una matriz dinámica reticulada con ADN (DyNAtrix) combinando polímeros sintéticos clásicos con reticulantes de ADN programables. La unión altamente específica y predecible del ADN proporciona a los investigadores un control sin precedentes sobre las propiedades mecánicas clave del material. Su investigación muestra cómo el DyNAtrix permite un control sistemático de sus características viscoelásticas, termodinámicas y cinéticas con sólo cambiar la información de la secuencia de ADN. La estabilidad predecible de los enlaces cruzados de ADN permite ajustar racionalmente las propiedades de tensión-relajación, imitando las características de los tejidos vivos. DyNAtrix es autorregenerable, imprimible y presenta una gran estabilidad y una degradación controlable. Los cultivos celulares con células estromales mesenquimales humanas, células madre pluripotentes, quistes renales caninos y organoides de trofoblastos humanos demuestran la elevada biocompatibilidad de los materiales.
Las propiedades programables del material apuntan a un potencial prometedor para nuevas aplicaciones en el cultivo de tejidos. Los estudios en curso se centran en el efecto de las propiedades viscoelásticas sobre el desarrollo de células y organoides. En el futuro, DyNAtrix podrá utilizarse en investigación básica y medicina personalizada, por ejemplo, para reproducir e investigar en el laboratorio modelos de tejidos derivados de pacientes.
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