Un andamiaje nanoelectrico sirve de soporte para tejidos vivos.
Investigadores de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) han desarrollado un material que combina la electronica a nanoescala con tejidos biologicos, creando una autentica red de transistores y celulas.
Andamio de alambre:
El alginato (en blanco), un material derivado de las algas que se usa en andamiajes celulares convencionales, se deposita alrededor de alambres metalicos a nanoescala (coloreados en marron) para formar un andamio electronico tridimensional. Fuente: Charles Lieber and Daniel Kohane
El tejido tipo cyborg que se describe en linea en la revista cientifica Nature Materials, permite el crecimiento de las celulas a la vez que hace un seguimiento de la actividad de las mismas. Segun los autores del articulo, podria servir para mejorar el cribado de medicamentos in vitro, ya que permitiria a los investigadores hacer un seguimiento de la respuesta celular a un medicamento en tiempo real y en un entorno en tres dimensiones. Tambien puede ser un primer paso hacia protesis que se comunican directamente con el sistema nervioso e implantes de tejido que sienten y responden ante una lesion o enfermedad.
Anteriormente, para explorar la actividad electrica de sistemas vivos, los cientificos habian desarrollado aparatos planos y flexibles que se extienden por fuera de un organo como el corazon, el cerebro, o lapiel. Pero estos materiales solo pueden hacer un seguimiento de la actividad electrica en la superficie del tejido.
Este nuevo andamiaje ha sido creado por un equipo de investigadores entre los que se encuentran Bozhi Tian, uno de los ganadores de los premios TR35 de Technology Reviewen 2012; el quimico de la universidad de Harvard Charles Lieber; Daniel Kohane, director del Laboratorio de Biomateriales y Administracion de Medicamentos en el Hospital Infantil de Boston (EE.UU.); y Robert Langer, ingeniero quimico y profesor del Instituto Tecnologico de Massachusetts (EE.UU.). El grupo se planteo diseñar un andamio en tres dimensiones que integrara la electronica directamente en tejidos vivos.
Los andamios nanoelectricos se crearon con una fina red de nanocables metalicos, algunos rectos y otros en forma de espiral, salpicados con diminutos transistores que detectan la actividad electrica. Los investigadores doblaron o enrollaron la red para formar una estructura tridimensional que simulara un trozo de tejido o un vaso sanguineo respectivamente. El resultado es un andamio poroso y flexible al mismo tiempo, algo dificil de conseguir en el campo de la electronica. “Estos andamios son, desde el punto de vista mecanico, los materiales electronicos mas blandos que se hayan creado jamas”, explica Lieber.
Despues, el andamio se siembra con celulas o se mezcla con biomateriales convencionales, como el colageno, para conseguir andamios hibridos. “Esto demuestra, desde la perspectiva de los materiales, que se pueden combinar estas redes electronicas con practicamente cualquier cosa”, añade Lieber.
Para probar las capacidades sensoriales de la construccion, el equipo llevo a cabo experimentos con celulas vivas. Cultivaron neuronas en estas estructuras y despues lograron hacer un seguimiento de la actividad disparadora de las celulas en respuesta a neurotransmisores excitantes; observaron celulas de corazon en un lado del tejido que latian de formas sutilmente distintas a las celulas del otro lado; e hicieron un seguimiento de los cambios en el pH de dentro y de fuera de un vaso sanguineo simplificado fabricado con el material enrollado y con celulas musculares lisas.
Lieber afirma que numerosas empresas farmaceuticas ya han mostrado interes por los andamios para poder estudiar la respuesta de diferentes tejidos a los medicamentos. “Es la aplicacion mas inmediata”, explica. Pero no el objetivo final. Algun dia, a Lieber le gustaria desarrollar injertos de tejido que puedan informar sobre su funcionamiento a los medicos y proporcionar una respuesta inmediata a un tejido cuando sea necesario, por ejemplo, liberar un medicamento en la piel o los pulmones. "Tenemos la oportunidad de mezclar la electronica con los sistemas celulares”, concluye Lieber.
Por Megan Scudellari, traducido por Lia Moya (opinno)
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