"Es como hacer papiroflexia": crean en Cataluña tejidos vivos capaces de cambiar de forma, programados por humanos
Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña, la Universitat Politècnica y el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería publican en Science que han conseguido “programar” la forma de tejidos biológicos in vitro
De izquierda a derecha: Xavier Trepat, Pau Guillamat y Marino Arroyo. Xavier Trepat es profesor de investigación ICREA en el IBEC, líder del grupo de Dinámica Integrativa de Células y Tejidos y colíder del estudio. Pau Guillamat es investigador en el grupo de Dinámica Integrativa de Células y Tejidos del IBEC, y primer autor del estudio. Marino Arroyo es catedrático del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y colíder del estudio.
Los tejidos biológicos tienen una sorprendente capacidad para organizarse por sí mismos y cambiar de forma. Pero ese proceso lo impulsas sus propias células. No podemos modificarlo.
EL trabajo de este equipo amplio, del que forman parte investigadores de varios centros catalanes, ha conseguido "aprovechar este comportamiento natural (el movimiento de las células) para diseñar materiales vivos sintéticos capaces de adoptar formas predeterminadas". El handicap era "controlar con precisión cómo se comporta un tejido y dirigir sus fuerzas internas para que adopte exactamente la forma deseada". Y, al menos en un laboratorio, lo han conseguido: en las imágenes que han distribuido, y que publica la prestigiosa revista Science, vemos "tejidos vivos capaces de deformarse de forma controlada para generar estructuras tridimensionales reproducibles". En declaraciones a la SER, Xavier Trepat, profesor de investigación ICREA en el IBEC, y colíder del estudio, explica que han demostrado "que podemos diseñar la forma que adoptará un tejido vivo controlando únicamente cómo se orientan sus células”.
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En un futuro, este trabajo puede ser una vía "para diseñar superficies vivas que cambian de forma por sí mismas". Sus potencialidades son enormes: desde la ingeniería de tejidos humanos, para reparar lesiones, hasta la robótica bio-híbrida, es decir, máquinas que tengan partes "vivas", formadas por tejido vivo.
Células que se alinean
Las células tienden a auto-organizarse generando "dominios multicelulares", en la misma dirección. Como unas especie de tela. A esto le llaman los expertos "orden nemático". Cuando se rompe ese orden se producen una especie de remolinos que influyen en cómo crecen o se deforman los tejidos.
Ese efecto es el que han aprovechado los expertos en este trabajo: “La orientación de las células controla las fuerzas, y las fuerzas pueden controlar la generación de una forma en tres dimensiones”, explica Pau Guillamat, primer autor del estudio.
Lo llaman "micropatronaje químico": En esencia es "como hacer papiroflexia", dice Xavier Trepat. Sobre una superficie plana, dibujan unas líneas con una proteína a la que las células se adhieren. A su alrededor colocan zonas con un polímero al que las células no se adhieren. Marcándoles ese camino, "las células se alinean siguiendo las líneas".
Cuando los investigadores despegaron el tejido de la superficie plana, " a tensión acumulada pudo redistribuirse" pero no de cualquier forma sino "siguiendo las direcciones de tensión creadas por los autores".
Las aplicaciones futuras
Los autores explican que "esta investigación es una prueba de concepto, pero abre la puerta a muchas aplicaciones, como la ingeniería de tejidos, la robótica biohíbrida o el diseño de materiales vivos inteligentes, superficies vivas capaces de reconfigurar su forma
Además de sus posibles aplicaciones, esta metodología permite estudiar fenómenos presentes en biología real, como la formación de órganos o el comportamiento de algunos tumores.
Javier Ruiz Martínez
Redactor de temas de sociedad, ciencia e innovación en la SER. Trabajo en el mejor trabajo del mundo:...
