Científicos de Rusia, crean hidrogel compuesto con partículas de polilactida para ingeniería biológica de tejidos.
Moscú, Rusia, Eurasia.- Investigadores del Instituto Kurchatov y MIPT han creado un hidrogel compuesto con partículas de polilactida que imita las propiedades de la matriz extracelular. Los investigadores estudiaron sus propiedades mecánicas y su capacidad para liberar moléculas bioactivas al medio ambiente. El trabajo fue publicado en la revista internacional Biomimetics.
La matriz extracelular es un complejo de macromoléculas que proporciona soporte mecánico a las células y transporte de sustancias químicas. Para la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos, los médicos e investigadores necesitan materiales que puedan imitar compuestos biológicos. Para la matriz extracelular, estos pueden ser hidrogeles, polímeros reticulados que pueden absorber y retener grandes cantidades de agua.
Sin embargo, los hidrogeles creados sintéticamente no son similares en sus propiedades mecánicas a los tejidos biológicos. Los investigadores del MIPT y del Instituto Kurchatov lograron crear un material con las propiedades necesarias. Se tomaron como base hidrogeles de colágeno y quitosano, que a menudo se utilizan con fines biomédicos.
Para lograr este objetivo, los investigadores agregaron partículas de polilactida a ambos tipos de hidrogeles. La polilactida, o ácido poliláctico, es un polímero biodegradable elaborado a partir de almidón de maíz y caña de azúcar. Se trata de un material respetuoso con el medio ambiente que se utiliza en diversos campos: desde la biomedicina hasta el embalaje. Se puede utilizar para fabricar partículas de hasta 100 micrómetros de diámetro y utilizarlas como rellenos para otros materiales.
Utilizando métodos modernos de microscopía electrónica y ultrasónica, los investigadores descubrieron que las partículas de polilactida tienen forma esférica, alta porosidad y están distribuidas uniformemente por todo el hidrogel. Su adición permitió que los hidrogeles originales adquirieran características mecánicas correspondientes a los tejidos de nuestro cuerpo. Al probar el nuevo material, resultó que su elasticidad aumentó más de 10 veces. Esto significa que el material se ha vuelto más capaz de resistir la presión, manteniendo al mismo tiempo su elasticidad.
“Nuestro desarrollo puede usarse en medicina como una masa inyectable que llena las cavidades del cuerpo. Cuando se daña el tejido, a menudo se necesita un gel que pueda ayudar al cuerpo a curar el área afectada, dice uno de los líderes del estudio, Timofey Grigoriev, subdirector del complejo Kurchatov de tecnologías similares a la naturaleza NBICS, director del Instituto. de Ciencias y Tecnologías Nano, Bio, de la Información, Cognitivas y Sociohumanitarias (INBIKST) MIPT. — En neumología, un gel similar puede ayudar con la tuberculosis resistente a los medicamentos: primero “presiona” el pulmón y luego se descompone. Dado que nuestros geles están hechos de colágeno y quitosano, son biodegradables y no causan daño una vez dentro del cuerpo. Utilizando polímeros naturales y sintéticos, pudimos crear un material que es compatible con el entorno biológico e imita el tejido humano natural».
También en este trabajo se estudió la capacidad de las partículas de polilactida para liberar complejos proteína-cromóforos en un ambiente de hidrogel. En particular, los científicos descubrieron cómo se comportaría la C-ficocianina, una molécula bioactiva con efectos antioxidantes, antiinflamatorios e inmunoestimulantes, en un hidrogel compuesto. La sustancia se añadió a micropartículas de polilactida y se midió el perfil de liberación en el hidrogel mediante espectroscopia ultravioleta. Resultó que la C-ficocianina se libera de manera bastante constante, lo cual es importante para el uso médico del material.
“Pudimos formar un equipo verdaderamente interdisciplinario, donde químicos y físicos trabajaron con biotecnólogos. Nuestros físicos y químicos cambiaron las propiedades mecánicas de un hidrogel convencional: aumentaron su elasticidad agregando entre un 10% y un 15% de polilactida. Y sus compañeros biotecnólogos hicieron que el nuevo material fuera bioactivo: utilizaron las propiedades del gel para la liberación prolongada de ficocianina. Combinando física, química y biología hemos creado un nuevo producto necesario para la medicina”, comenta Timofey Grigoriev.
