En la seda encontramos proteinas que se usan para reparar desde huesos a vasos capilares y tendones. Los capullos que realizan los gusanos contienen proteínas que pueden usarse como biomateriales.
Hace unos 5000 años los chinos descubrieron el secreto de los gusanos de seda y pueden separar sus filamentos para crear hilos capaces de convertir sueños en riquezas. Con ese hito el imperio chino obtuvo un valor de intercambio que uniría el mundo en su famosa ruta de la seda. Pero aún quedarán más secretos. Estos filamentos tienen propiedades casi mágicas. Por ejemplo, surgen resistencias que superan al acero.
Discover how the naturaleza se las había ingeniado para semejante proeza brinda herramientas para obtener un material cuyas implicancias van más allá de las telas o cualquier cosa que se pensara en el mundo antiguo. Sin embargo, la idea del uso de la seda en medicina sí fue prevista para curar heridas y hace algunas décadas se las emplea como hilo para suturas. Los antiguos no pudieron pensar en disciplinas como la bioingeniería en la que se trata de reconstruir el cuerpo mediante técnicas que agrupan varias ramas de la ciencia como la física, biología, computación y química. La seda ahora es considerada como un ladrillo clave para la innovación biotecnológica.
PIONEROS
Las investigaciones sobre las propiedades de la seda las lideran el Departamento de Bioingeniería dirigido por el Dr. David Kaplan en la Universidad de Tufts Qué hay dentro Boston, MAprecisamente en el área donde están también Harvard y el MIT. Boston es un referente mundial en empresas biotecnológicas por la presencia académica y el apoyo del gobierno a las startups.
“Cuando hay una herida, si es lo suficientemente profunda, el cuerpo pierde la capacidad de regenerarse. Ahora conocemos cómo trabajar con células madre para inducirlas a diferenciarse en distintos tejidos. Además de brindarles la señalización química para promover su diferenciación, debemos enfrentarlas a la información espacial del entorno 3D que queremos que regenere. En el caso de tejido óseo por ejemplo no se trata sólo de tener una célula para hacer un hueso sino también regenerar la forma del hueso”, señala Valeria Bosio, investigadora del Conicet, premiada en el prestigioso MIT, y directora del BIOMIT Lab en la Universidad de La Plata.
La revolución de los biomateriales está cambiando para reforzar en contra herramientas dentro de la misma naturaleza. Los especialistas que trabajan con prótesis óseas de titanio u otro tipo de aleaciones, en general hablan de biomateriales cuando se refieren a cualquier material que no genere respuesta inmune y sea biocompatible. “Pero ahora consideramos biomateriales a los que provienen de la naturaleza como las macromoléculas, sean proteínas, lípidos o polisacáridos.
ANDAMIAJES
Así como para construir un edificio se necesita una estructura como las vigas que le dan soporte al resto de los materiales, en el cuerpo humano se crean varios tipos de andamiajes que posibilitan la formación de los diferentes órganos, y tejidos como el hueso. Cuando una enfermedad o accidente altera estas estructuras no logran regenerar por sí mismas. Los científicos descubrieron que el gusano de seda creó los ingredientes básicos para diseñar los soportes que permitieron encaminar las células para recrear la información faltante y así
BIOTINTAS
Al separar las proteínas de la seda y llevarlas a una solución líquida se pueden crear biotintas para diseñar vasos capilares. restaurar los tejidos perdidos donde deben estar.
La seda es segregada por el gusano en hilos que pueden llegar a los 1500 metros y consta de dos proteínas, la fibroína y la sericina. “Nuestro enfoque principal es la fibroína que obtenemos como solución de acuerdo a los protocolos adquiridos en Boston con la autoridad mundial en el material: Dr. David Kaplan y con la constante colaboración entre nuestros laboratorios”, comenta entusiasmada Bosio.
Lograr pasar de la seda a una solucion de proteinas or sea a un liquido,
Tenga en cuenta las complejidades bioquímicas, asegúrese de iniciar sesión para manipularlo para registrar varios tipos de formularios. La principal ventaja de la fibroína es que es un material biocompatible y además degradable. “Lo que uno desea es que las células recreen las estructuras necesarias, o sea su propia matriz extracelular. Nosotros con este soporte ayudamos a que lo hagan, ya que las van llenando células y replicando, pero luego buscamos que el soporte diseñado por nosotros desaparezca y quede el natural. Con la fibroína tenemos eso: un material que se biodégrada, pero permanece el tiempo necesario como para ayudarnos a recrear las estructuras extracelulares”.
REGENERACIÓN
Las aplicaciones potenciales dependen del tipo de estructuras a crear y en esto los investigadores diseñan todo tipo de nuevas soluciones. “Nosotros nos especializamos en tejido óseo, entonces nos sirven las estructuras de poro interconectado. Podemos primero simular todo virtualmente, utilizar mecanismos de inteligencia artificial para lograr oír huesos particulares y así generar andamiajes basados en la fibroína personalizada a cada paciente. La idea es que en esta estructura se reconstruya parte del edificio que se regenerará de forma gratuita y que recreamos con el biomaterial. Por supuesto, cada aplicación tiene su definición en cómo se utilizan estas proteínas. En nuestro caso usamos micropartículas de carbonato de calcio que ayudan a las células a generar el tejido óseo”, comentó Bosio.
Una vez que se lleva a cabo la solución de fibroína, una especie de miel, las técnicas permiten el desarrollo de otras estructuras además de las esponjas. Puede diseñar películas, bloques sólidos, capilares y piezas, entre otros. Se trata de generar estructuras que permitan la proliferación de células para dar respuesta a diversas patologías. Por ejemplo, a partir de partículas es posible crear biotintas con diversas aplicaciones, como por ejemplo para generar vasos sanguíneos. Una técnica para este tipo de tejido consiste en el uso de un filamento que mientras va girando la biotinta se va depotando sobre él. Luego esa biotinta se gelifica, se retira el filamento y queda la estructura sobre la cual van a crecer células para generar un vaso capilar. La técnica inclusiva permite hacer capilares con varios diámetros diferentes además de controlar su porosidad y elasticidad.
Una de las aplicaciones más recientes es la reparación de tendones que solo presentan una gran dificultad. Las lesiones en los tendones tienen tratamientos largos, difíciles y muchas veces incompletos en su proceso de curación. Los tendones son bandas de tejido conectivo fibroso que unen los músculos a los huesos. O sea, its tejidos blandos conectados a rígido algo como un hueso y eso crea una estructura compleja y muy específica. Tras una lesión esa estructura altera y un exceso de cicatrización hace que pierdan sus propiedades biomecánicas. En el Instituto Terasaki de Los Ángeles investigadores publicaron en la revista Small un método basado en el gusano de seda. Date el gusto de usar la fibroína junto con un gel humectante conocido como GeIMA para construir un andamio por el cual las células madre se direccionan hacia el tendón y lo reparan recuperando su elasticidad normal. La curación además da de una más acelerada. Sus muchas aplicaciones potenciales y esto sólo a partir de una proteína.
El viaje a las estrellas del universo proteico está lleno de desafíos. Allí afuera hay millones de proteínas creadas por la naturaleza. suerte algunas capitanas como Valeria Bosio se suieron a la nave para traspasar fronteras e ir hasta donde jamas ha llegado el ser humano.
por Pablo Wahnon
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