Nuevos biomateriales microestructurados con luz

Los estudios bioquímicos con células realizados sobre microestructuras de este material obtenidas en el ICMA (CSIC-UNIZAR), han mostrado que un nuevo fotopolímero microestructurado no solo no es tóxico para las células, sino que además éstas eligen preferentemente su superficie para crecer, adaptando su morfología a los motivos geométricos de la microestructura creada en este material.

El doctorando, Miguel Lomba Huguet, ha llevado a cabo esta investigación en el marco de una investigación interdisciplinar en la que han participado Químicos (Luis Oriol) y Físicos (Carlos Sánchez Somolinos) del ICMA, centro mixto de la Universidad de Zaragoza y el CSIC; así como un grupo (Jesús M. de la Fuente) del INA.El interés de los resultados conseguidos ha llevado a esta investigación a la portada de este mes de la revista científica Macromolecular Bioscience.

Nuestro cuerpo tiene severas limitaciones para regenerar por sí mismo la mayor parte de sus tejidos y órganos cuando estos están dañados. Ahora bien, estructuras poliméricas, adecuadamente procesadas, pueden servir de andamiaje para favorecer el crecimiento de las células y, en última instancia, favorecer el desarrollo tisular ayudando al cuerpo en el proceso curativo.

Esta aproximación de la medicina regenerativa conocida como ingeniería de tejidos reduciría, por ejemplo, los problemas de rechazo asociados a trasplantes ya que los nuevos tejidos u órganos generados son del propio paciente. La ingeniería de tejidos requiere de materiales adecuadamente procesados que favorezcan el crecimiento celular dando lugar a tejidos maduros funcionales que suplanten los dañados.

El orden y morfología de las células en un tejido es fundamental para que este realice su función. Por ello es importante conseguir estructuras que influyan sobre el crecimiento de las células para que estas adquieran el orden y morfología adecuados. En este caso, el control sobre la morfología celular resultante se ha conseguido usando un material de partida consistente en polímeros reactivos combinados con un entrecruzante, que ha sido microestructurado mediante un sistema de escritura láser directa implementado en el ICMA.

La luz procedente de un láser es focalizada con objetivo de microscopio sobre el material desencadenando la reacción de foto-reticulación solo en la zona irradiada. Las partes no expuestas pueden ser eliminadas mediante un proceso de revelado con un disolvente selectivo. Mediante una plataforma motorizada controlada por un ordenador se han generado estructuras con motivos geométricos en el orden de los tamaños celulares capaces de afectar a la morfología de las mismas.

Los grupos reactivos empleados, conocidos como tiol-inos, presentan la ventaja, frente a otros que se vienen empleando en este tipo de estudios como los acrilatos, de que al degradarse generan residuos de menor tamaño que pueden ser más fácilmente excretados por vía urinaria.

Esta línea de investigación, que ha estado inicialmente impulsada por dos proyectos financiados por el Gobierno de Aragón y Fundación Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo (ARAID), se ha ido consolidando y contará en breve con la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación para un nuevo proyecto.

Con el desarrollo de este proyecto se espera poder mejorar la degradabilidad del material, así como estudiar en mayor profundidad la influencia de los motivos geométricos generados a escala micrométrica mediante diferentes técnicas litográficas. Se busca también funcionalizar la superficie, anclando sobre ella moléculas , como agentes de crecimiento o antibióticos para mejorar la bioactividad del material microestructurado.