Investigadores de la Universidad Tecnológica Amirkabir de Irán han desarrollado un andamio inteligente que acelera la diferenciación de las células madre en células formadoras de hueso. La tecnología combina una superficie inspirada en la estructura del tejido óseo natural con propiedades piezoeléctricas, que permiten a los materiales generar una respuesta eléctrica cuando se someten a esfuerzos mecánicos. Los resultados podrían contribuir a los avances en ingeniería de tejidos óseos y medicina regenerativa, informa Nour News, socio de TV BRICS.
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El proyecto tenía como objetivo reproducir dos características fundamentales del tejido óseo natural: la estructura superficial de las células formadoras de hueso y el efecto piezoeléctrico que se produce cuando el tejido óseo responde a fuerzas mecánicas.
Para ello, los científicos crearon superficies que imitan la forma y la estructura de las células formadoras de hueso y las combinaron con materiales capaces de generar una respuesta eléctrica al someterse a fuerzas mecánicas. Para fabricar los andamios experimentales, utilizaron polidimetilsiloxano (PDMS), nanopartículas de titanato de bario y fibras finas de fluoruro de polivinilideno (PVDF). Estos materiales se diseñaron para reproducir tanto las características superficiales como el comportamiento electromecánico del hueso natural.
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Durante las pruebas de laboratorio, los investigadores cultivaron células madre obtenidas de tejido adiposo sobre los andamios y las sometieron a esfuerzos mecánicos dentro del rango fisiológico. Las células mostraron un crecimiento favorable y una buena viabilidad, mientras que los ensayos evidenciaron una diferenciación acelerada en células formadoras de hueso. Los indicadores moleculares y celulares asociados a la formación ósea se activaron en poco tiempo, y se observaron los primeros signos de este proceso tras solo siete días.
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Según los investigadores, la principal innovación consiste en combinar en un mismo sistema una topografía superficial adaptada a las células con propiedades piezoeléctricas. Al utilizar estímulos físicos para guiar la diferenciación de las células madre, esta tecnología reduce la dependencia de agentes químicos y podría contribuir a disminuir los costes, así como a mejorar la uniformidad y la calidad de las células destinadas a aplicaciones terapéuticas. Además, los andamios reutilizables podrían facilitar el cultivo celular prolongado y reducir la necesidad de realizar pases celulares repetidos.
Los resultados podrían tener aplicaciones en la ingeniería de tejidos óseos, la terapia celular, los implantes bioactivos y el desarrollo de biomateriales avanzados para la medicina regenerativa.