Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Sídney han liderado un material innovador que podría revolucionar el cultivo de tejido humano en laboratorios y mejorar su aplicación en procedimientos médicos. Este novedoso material pertenece a la familia de los hidrogeles, conocidos por su similitud con las sustancias «blandas» encontradas en organismos vivos, como el cartílago animal y las algas marinas. Los hidrogeles ofrecen un inmenso potencial en la investigación biomédica al imitar las condiciones del tejido humano y facilitar el crecimiento celular en entornos de laboratorio.
Aunque los hidrogeles fabricados por el ser humano se han utilizado en diversos productos como alimentos, cosméticos, lentes de contacto y materiales absorbentes, también se han empleado en investigaciones médicas para sellar heridas y reemplazar tejidos dañados. Sin embargo, estos hidrogeles sintéticos a menudo no logran replicar las propiedades complejas del tejido humano auténtico.
En un artículo de investigación recientemente publicado en Nature Communications, los científicos de la UNSW presentaron un hidrogel de laboratorio que imita de cerca el tejido natural. Este material extraordinario posee varias cualidades notables con implicaciones para la tecnología médica, alimentaria y de fabricación.
El profesor asociado Kris Kilian de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UNSW y la Escuela de Química describió el material del hidrogel como compuesto por péptidos simples y cortos, que son los bloques de construcción fundamentales de las proteínas. Importante, el material es bioactivo, lo que permite que las células encapsuladas se comporten como si estuvieran en un entorno de tejido natural.
Simultáneamente, presenta propiedades antimicrobianas, protegiendo contra infecciones bacterianas, lo que lo hace altamente adecuado para aplicaciones médicas. Además, este material es auto-reparable, capaz de reformarse después de la compresión, fracturas o la expulsión de una jeringa, lo que lo hace ideal para la bioimpresión 3D o materiales médicos inyectables.
El descubrimiento de este hidrogel fue realizado por Ashley Nguyen, una estudiante de doctorado en la Escuela de Química de la UNSW. Durante el confinamiento por COVID-19, utilizó simulaciones por computadora para identificar moléculas capaces de autoensamblarse. Se topó con los «cierres de triptófano», cadenas cortas de aminoácidos con múltiples triptófanos que actúan como cierres para promover el autoensamblaje, también conocidos como «Trpzip».
El potencial del hidrogel Trpzip se extiende a proporcionar una alternativa ética a los materiales naturales, que a menudo requieren la cosecha de animales, planteando preocupaciones éticas y de respuesta inmune cuando se utilizan en humanos. Destaca como un material sintético que podría reemplazar a los materiales naturales en diversas aplicaciones, especialmente en la investigación clínica.
Para evaluar la viabilidad de Trpzip en la investigación biomédica, el equipo colaboró con la Dra. Shafagh Waters de la Escuela de Ciencias Biomédicas de la UNSW en Sídney. La Dra. Waters emplea Matrigel, un hidrogel extraído de tumores de ratón, en su investigación para cultivar tejido de pacientes. Si bien Matrigel tiene ciertas limitaciones en su uso en la investigación, una alternativa químicamente definida como Trpzip podría resultar más rentable y uniforme, beneficiando significativamente la investigación biomédica.
El equipo de la UNSW Sydney ahora busca explorar vías para comercializar los hidrogeles Trpzip y materiales similares. Consideran que estos materiales ofrecen un sustituto más rentable y consistente para productos derivados de animales, que se utilizan ampliamente en diversas industrias, incluida la investigación médica. Además, su objetivo es reducir el número de animales utilizados en la investigación científica, marcando un resultado notable en el campo.
La próxima fase de su investigación implicará la colaboración con expertos de la industria y científicos clínicos para evaluar la viabilidad de los hidrogeles Trpzip en el cultivo de tejidos y explorar aplicaciones dinámicas únicas como la bioimpresión 3D y la administración de células madre.
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