Algunos materiales se utilizan para ayudar a curar heridas: las esponjas de colágeno ayudan a tratar quemaduras y úlceras por presión, y se usan implantes similares a los andamios para reparar los huesos. Sin embargo, el proceso de reparación de tejidos cambia con el tiempo, por lo que los científicos están desarrollando biomateriales que interactúan con los tejidos a medida que se evoluciona la curación.
Ahora, el Dr. Ben Almquist y su equipo en el Imperial College London han creado una nueva molécula que podría cambiar la forma en que los materiales tradicionales funcionan con el cuerpo. Conocido como carga útil activada por fuerza de tracción (traction force-activated payloads, TrAP), su método permite que los materiales hablen con los sistemas de reparación natural del cuerpo para impulsar la curación.
Los investigadores dicen que la incorporación de los TrAP a los materiales médicos existentes podría revolucionar la forma en que se tratan las lesiones. El Dr. Almquist, del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo: «Nuestra tecnología podría ayudar a lanzar una nueva generación de materiales que trabajan activamente con los tejidos para impulsar la curación«.
Llamada celular a la acción
Después de una lesión, las células se «arrastran» a través de los «andamios» de colágeno encontrados en las heridas, como las arañas que navegan en las redes. A medida que se mueven, tiran del andamio, que activa las proteínas curativas ocultas que comienzan a reparar el tejido lesionado.
Los investigadores diseñaron los TrAP como una forma de recrear este método de curación natural. Doblaron los segmentos de ADN en formas tridimensionales conocidas como aptámeros que se aferran fuertemente a las proteínas. Luego, agregaron un «mango» personalizable que las células pueden agarrar en un extremo, antes de unir el extremo opuesto a un andamio como el colágeno.
Durante las pruebas de laboratorio de su técnica, encontraron que las células tiraban de los TrAP mientras se arrastraban a través de los andamios de colágeno. El tirón hizo que los TrAP se desenredaran como cordones para revelar y activar las proteínas curativas. Estas proteínas instruyen a las células a crecer y multiplicarse.
Los investigadores también encontraron que al cambiar el «mango» celular, pueden cambiar el tipo de célula que puede agarrar y jalar, lo que les permite adaptar TrAP para liberar proteínas terapéuticas específicas basadas en qué células están presentes en un momento dado. Al hacerlo, los TrAP producen materiales que pueden interactuar inteligentemente con el tipo correcto de celda en el momento correcto durante la reparación de la herida.
Esta es la primera vez que los científicos activan las proteínas curativas utilizando diferentes tipos de células en materiales hechos por el hombre. La técnica imita los métodos de curación encontrados en la naturaleza. El Dr. Almquist dijo: «El movimiento celular para activar la curación se encuentra en criaturas que van desde las esponjas marinas hasta los humanos. Nuestro enfoque los imita y trabaja activamente con las diferentes variedades de células que llegan a nuestro tejido dañado con el tiempo para promover la curación«.
Del laboratorio a humanos
Este enfoque puede adaptarse a diferentes tipos de células, por lo que podría usarse en una variedad de lesiones como:
- fracturas de huesos
- tejido cicatricial
- después de ataques cardíacos
- y nervios dañados
También se necesitan desesperadamente nuevas técnicas para los pacientes cuyas heridas no se curarán a pesar de las intervenciones actuales, como las úlceras del pie diabético, que son la principal causa de amputaciones no traumáticas en la parte inferior de la pierna.
Los TrAP son relativamente sencillos de crear y están totalmente hechos por el hombre, lo que significa que se pueden recrear fácilmente en diferentes laboratorios y se pueden ampliar a cantidades industriales. Su adaptabilidad también significa que podrían ayudar a los científicos a crear nuevos métodos para estudios de laboratorio de enfermedades, células madre y desarrollo de tejidos.
Los aptámeros se utilizan actualmente como medicamentos, lo que significa que ya han demostrado ser seguros y optimizados para uso clínico. Debido a que los TrAP aprovechan los aptámeros que actualmente están optimizados para su uso en humanos, pueden tomar un camino más corto a la clínica que los métodos que comienzan desde cero.
El Dr. Almquist dijo: «La tecnología TrAP proporciona un método flexible para crear materiales que se comunican activamente con la herida y proporcionan instrucciones clave cuando y donde se necesitan. Este tipo de curación dinámica e inteligente es útil durante cada fase del proceso de curación. el potencial de aumentar la probabilidad de que el cuerpo se recupere, y tiene usos de gran alcance en diferentes tipos de heridas. Esta tecnología tiene el potencial de servir como conductor de la reparación de heridas, orquestando diferentes células a lo largo del tiempo para que trabajen juntas para curar los tejidos dañados«.
La investigación fue financiada por el Engineering and Physical Sciences Research Council y Wellcome Trust[.]
