La ingeniería de órganos para intercambiar corazones rotos o riñones en el cuerpo humano también puede parecer algo sacado de una película de ciencia ficción, pero los componentes básicos de esta tecnología ya están en su lugar. En el floreciente área de la ingeniería de tejidos, las células vivas se desarrollan en andamios artificiales para estructurar el tejido orgánico. Pero para considerar la eficiencia con la que las células se fortalecen en tejido, los investigadores quieren un enfoque confiable para mostrar las células a medida que se cruzan y se multiplican.
Ahora, los científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) y los Institutos Nacionales de Salud (NIH) han desarrollado una técnica no invasiva para contar el número de células vivas en un tridimensional ( 3D) andamio. El método en tiempo real toma instantáneas de áreas a escala milimétrica para investigar la viabilidad de las células y cómo se distribuyen las células dentro del andamio, una funcionalidad necesaria para los investigadores que fabrican tejidos orgánicos complicados a partir de sustancias fáciles, como las células vivas.
Sus hallazgos han sido publicados en el Journal of Biomedical Materials Research Part A.
Primero, los investigadores crearon un dispositivo de andamiaje 3D hecho de una comunidad de moléculas de polímero que pueden contener grandes cantidades de agua, formando una especie de tejido conocido como hidrogel. Luego, el hidrogel 3D se incrustó con una especie de teléfono de sangre blanca humana que puede reproducirse infinitamente.
Las células pueden ser muy susceptibles al entorno en el que se cultivan: si un investigador desea conocer el auge de las células óseas en lugar del tejido mamario, desea cultivarlas en condiciones específicas. Además, los andamios que albergan las células también están hechos de sustancias únicas y pueden servir para una variedad de propósitos.
“La estructura mantiene las cosas en su lugar y proporciona un microambiente para cualquier cosa que desee de las células. Debe ajustar la estructura para que las células se comporten de una manera segura”, dijo el biólogo del NIST Carl Simon.
Luego, el equipo usó un enfoque de imagen no invasivo llamado tomografía de coherencia óptica (OCT), que es como una prueba de ultrasonido, sin más que ondas de sonido, utiliza ondas suaves.
“Para decidir si un teléfono móvil está vivo, analizamos la señal óptica creada debido al movimiento de los orgánulos dentro de las células”, dijo la física del NIST Greta Babakhanova, primera autora del artículo. Los investigadores detectaron la acción de los orgánulos a través de la luz brillante a través de las células. Etiquetaron las células como vivas o posibles cuando los orgánulos se estaban moviendo, lo que se indica a través de cambios en la luz transmitida.
El enfoque NIST no es invasivo y es posible que no haya que cortar ni teñir las muestras. Además, la técnica no tiene etiquetas: las células ya no querían que las moléculas fluorescentes reconocidas como “etiquetas” estuvieran conectadas a ellas para ser vistas. Las estrategias anteriores requerían un contacto constante con las muestras, lo que puede ser negativo y costoso y afectar los resultados. Además, el nuevo método reduce el tiempo que los investigadores dedican a sus mediciones de horas a minutos.
El enfoque también difiere de las estrategias anteriores que recuerdan en muestras bidimensionales planas. “La desventaja de los métodos actuales es que puedes medir una cantidad positiva de células, pero no sabes dónde están ubicadas. Con esta técnica podemos imaginar un dado de hidrogel de un milímetro y ver dónde están las células. colocado dentro del gel”, afirmó Babakhanova.
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Los métodos 2D tampoco funcionan tan bien porque no imitan de manera intencionada el microambiente 3D que las células recorren en el cuerpo, dijo Babakhanova.
Como un paso posterior, los investigadores están buscando utilizar el método para conocer otras propiedades, como la forma del tejido biofabricado. “Las estrategias de OCT también pueden ser capaces de medir de manera no destructiva edificios particulares que evolucionan a medida que los tejidos maduran en tiempo real como una medida de su preparación para la implantación”, afirmó Simon.
Mientras tanto, el enfoque ya satisface una necesidad insatisfecha en la ingeniería de tejidos, con su capacidad para detectar el número y la combinación de células en un andamio artificial, además de tener que desmontarlo y destruirlo.