Científicos diseñan una técnica de curación de heridas 'inteligente'
Nueva investigación, publicada en la revista Materiales avanzados, allana el camino para "una nueva generación de materiales que trabajan activamente con los tejidos para impulsar la curación [de las heridas]".
A medida que se realizan más y más procedimientos quirúrgicos en los Estados Unidos, el número de infecciones del sitio quirúrgico también está aumentando.
Las heridas crónicas que no cicatrizan, como las que ocurren en la diabetes, a menudo albergan una amplia gama de bacterias en forma de biopelícula.
Estas bacterias de biopelícula suelen ser muy resistentes al tratamiento y la resistencia a los antimicrobianos solo aumenta la posibilidad de que estas heridas se infecten.
Según estimaciones recientes, las heridas crónicas afectan a aproximadamente 5,7 millones de personas en los EE. UU. Algunas heridas crónicas pueden resultar en amputaciones, como es el caso de las úlceras diabéticas.
A nivel mundial, los investigadores calculan que cada 30 segundos una úlcera diabética crónica que no cicatriza provoca una amputación.
En este contexto, existe una necesidad imperiosa de métodos de cicatrización de heridas innovadores y eficaces. Una nueva investigación se muestra prometedora en este sentido, ya que los científicos han ideado una molécula que ayuda a aprovechar los poderes curativos naturales del cuerpo.
Las moléculas se denominan cargas útiles activadas por fuerza de tracción (TrAP). Son factores de crecimiento que ayudan a materiales como el colágeno a interactuar con los tejidos del cuerpo de manera más natural.
Ben Almquist, Ph.D., profesor del departamento de ingeniería del Imperial College London en el Reino Unido, dirigió la nueva investigación.
Tecnología TrAP y cicatrización de heridas
Los materiales como el colágeno se utilizan a menudo en la cicatrización de heridas. Por ejemplo, las esponjas de colágeno pueden tratar las quemaduras y los implantes de colágeno pueden ayudar a regenerar los huesos.
Pero, ¿cómo interactúa el colágeno con el tejido? En los llamados implantes de andamio, las células se mueven a través de la estructura de colágeno, arrastrando el andamio con ellas. Esto desencadena proteínas curativas, como factores de crecimiento, que ayudan a regenerar el tejido.
En el nuevo estudio, Almquist y el equipo diseñaron moléculas de TrAP para recrear este proceso natural. Los científicos "plegaron" hebras de ADN en aptámeros, que son formas tridimensionales que se unen a proteínas.
Luego, diseñaron un "mango" para que las células se agarraran. Unieron células a un extremo del mango y un andamio de colágeno al otro extremo.
Las pruebas de laboratorio revelaron que las células arrastraban los TrAP a medida que se movían a través de los implantes de colágeno. A su vez, esto activó las proteínas de crecimiento que desencadenaron el proceso de curación dentro del tejido.
Los científicos explican que esta técnica recrea los procesos de curación que existen en todo el mundo natural. “El uso del movimiento celular para activar la curación se encuentra en criaturas que van desde esponjas marinas hasta humanos”, dice Almquist.
“Nuestro enfoque los imita y trabaja activamente con las diferentes variedades de células que llegan a nuestro tejido dañado con el tiempo para promover la curación”, agrega.
Una "nueva generación" de materiales curativos
La investigación también reveló que ajustar el mango celular cambia el tipo de células que pueden adherirse y aferrarse a los TrAP.
A su vez, esto permite que los TrAP liberen proteínas regenerativas personalizadas basadas en las células que se han adherido al mango.
Esta adaptabilidad a diferentes tipos de células significa que la técnica se puede aplicar a varios tipos de heridas, que van desde fracturas óseas hasta lesiones del tejido cicatricial causadas por ataques cardíacos y desde daños en los nervios hasta úlceras diabéticas.
Finalmente, los aptámeros ya están aprobados como medicamentos para uso clínico en humanos, lo que podría significar que la técnica TrAP puede estar ampliamente disponible más temprano que tarde.
“La tecnología TrAP proporciona un método flexible para crear materiales que se comunican activamente con la herida y brindan instrucciones clave cuando y donde se necesitan”, explica Almquist.
"Este tipo de curación inteligente y dinámica es útil durante todas las fases del proceso de curación, tiene el potencial de aumentar las posibilidades de recuperación del cuerpo y tiene usos de gran alcance en muchos tipos diferentes de heridas", agrega.
El investigador concluye, "[esta] tecnología tiene el potencial de servir como un conductor de la reparación de heridas, orquestando diferentes células a lo largo del tiempo para trabajar juntas para curar los tejidos dañados".
"Nuestra tecnología podría ayudar a lanzar una nueva generación de materiales que trabajen activamente con los tejidos para impulsar la curación".
Ben Almquist, Ph.D.
