Dissenyant biomaterials a nanoscala

Investigadors de l’IBEC han aconseguit un innovador procés per crear un biomaterial flexible, bioactiu, biodegradable i completament nou. Suposa una fita important en la producció de matrius artificials pel seu ús en l’enginyeria de teixits.

En una breu comunicació publicada avui a la revista Journal of the Royal Society Interface, el grup de Biomaterials per a Teràpies Regeneratives descriu un nou i prometedor mètode per produir bastides nanofibroses amb una recoberta de vidre bioactiu de manera fàcil y econòmica. Aquest vidre no només mimetitza la matriu extracel•lular de l’os, sinó que també s’enfoca al control de la resposta cel•lular mitjançant interaccions físiques i químiques controlades.

Read more…

 

Imatge feta amb
microscopi d’escombratge per
emissió de camp
mostrant les cèl·lules (vermelles) interactuant
amb una bastida de fibres.

“Ja fa temps que se sap que les propietats mecàniques, químiques i nanotopogràfiques són capaces de condicionar la funcionalitat de les cèl•lules mare, així que un biomaterial amb l’habilitat de poder controlar aquest procés de manera pràctica, reproduïble i estable seria un fet sense precedents dins de l’enginyeria de teixits”, diu Nadège Sachot, la primera autora de l’article.

L’equip de recerca ha aconseguit assemblar una recoberta de vidre bioactiu sobre fibres polimèriques nanoestructurades fabricades per electrofilaments (electrospinning), creant un biomaterial amb unes funcionalitats específiques. Els intents anteriors involucraven recobertes ceràmiques simple o dispersions de vidres bioactius en polímers que augmenta la seva resistència total, a costa d’una baixa interacció cel•lular i una alta facilitat per col•lapsar degut a la seva degradació en fluid biològic.

“Vam decidir doncs, invertir el disseny i així evitar els típics problemes que es presentaven amb la falta de bioactivitat, la descontrolada degradació i per tant la pèrdua de propietats mecàniques”, explica Nadège. “Es va utilitzar el coneixement publicat prèviament dels diferents materials, els quals es van coordinar subordinant així les seves propietats inherents per un bé comú, obtenint d’aquesta manera un material amb funcionalitats jerarquitzades i amb un resultat sinèrgic”. Un exemple similar seria una bicicleta, on cada component – els pneumàtics de cautxú, el quadre metàl•lic, les llums, el lubricant de la cadena o el seient elàstic i flexible – s’assemblen conjuntament en un únic ens la principal funció del qual és la mobilitat ràpida i segura, amb una alta relació cost-eficiència.

“El nucli de les fibres està format per àcid polilàctic, un conegut polímer biodegradable, que actua com a suport flexible. El recobriment bioactiu li dóna un aspecte similar a la tempura japonesa”, diu Nadège, “el que li dóna unes propietats superficials fàcilment modificables, i permet que la superfície interaccioni eficientment amb els diferents ens biològics. A més a més, s’ha previst que puguin promoure respostes cel•lulars específiques controlades, és a dir, que aporten a les cèl•lules mare els estímuls químics, topogràfics i mecànics necessaris per provocar que es diferenciïn en un tipus de cèl•lula particular, ja sigui de l’os, de l’endoteli, del nervi… i així estimular la formació de teixit nou. El resultat son fibres totalment biodegradables que al final seran reemplaçades pel teixit nou regenerat.”

El nou protocol suposa una molt versàtil i prometedora alternativa, doncs es pot transferir a un altre tipus d’estructures permetent la fabricació de diferents arquitectures depenent de la seva aplicació. Aquest aspecte obre un ampli catàleg d’aplicacions biomèdiques amb un definit disseny de funcionalitats jerarquitzades, com seria la regeneració del teixit ossi, vascular, de la pell o nerviós.

Reference article: Sachot, N., Castaño, O., Mateos-Timoneda, M.A., Engel, E. & Planell, J.A. (2013). Hierarchically Engineered Fibrous Scaffolds for Bone Regeneration. Interface, 10: 20130684