Investigadores de la Universidad de Manchester descubrieron que la inclusión del óxido de grafeno de nanomaterial 2D (GO) en andamios 3D, que se utiliza para ayudar a la regeneración del cartílago, tiene el potencial de apoyar factores de crecimiento esenciales.
Esto es una noticia prometedora debido al hecho de que el cartílago posee una baja capacidad de auto reparación. La recuperación del daño debido a una enfermedad o lesión a menudo es un proceso castigador y difícil de soportar para el tejido. La esperanza es que en el futuro cercano los tratamientos utilizarán técnicas de ingeniería de tejidos de última generación, como andamios de hidrogel con infusión de células madre, para generar cartílago nuevo.
La ingeniería de cartílago que involucra células madre en andamios 3D es una prometedora terapia futura para tratar defectos de cartílago que pueden conducir a afecciones debilitantes como la osteoartritis.
Judith Hoyland, profesora de Molecular de Patología, Universidad de Manchester.
in embargo, el desafío ha sido diseñar y construir los portadores de entrega que entregarán con éxito los factores biológicos necesarios requeridos en un modelo 3D, ya que las pruebas anteriores se han restringido a sustratos 2D y masas de células sin andamios.
Por primera vez, el equipo de la Universidad de Manchester demostró cómo las células madre humanas y el óxido de grafeno podrían incorporarse simultáneamente en un andamio 3D. Al absorber el factor de crecimiento transformante beta-3 (TGF-beta 3) en escamas de óxido de grafeno dentro de un gel de colágeno. Esto permitió la amalgamación exitosa de la solución con células madre mesenquimales humanas (hMSC) para construir el andamio. Esto evitó la necesidad de la aplicación continua y el suministro de grandes cantidades de TGF-beta 3 durante todo el proceso. Una vez que se completó el proceso inicial, el equipo observó los resultados durante 28 días en cultivo.
Durante el período de 28 días, el gel de óxido de grafeno soportó más del 99% del TGF-beta 3 y lo liberó a una velocidad constante inferior al 2%, este suministro local sostenido en todo el andamio. Posteriormente, las observaciones mostraron una amplificación en la diferenciación de las hMSC en condrocitos y la generación de tejido de cartílago durante la duración del experimento.
Para sintetizar los copos de óxido de grafeno se empleó un método de Hummer modificado. Los copos, que van desde un grosor de 10 a 40 micras hasta unas pocas capas atómicas, se combinaron con una solución que contenía el factor de crecimiento y luego se incubaron durante una hora. Los andamios se crearon agregando esta solución junto con colágeno de pH 7 y hMSC extraídos de la médula ósea de pacientes con osteoartritis.
Hoyland y su equipo creen que este enfoque tiene numerosos beneficios y declararon en el estudio: «La capacidad de los copos GO para proporcionar un suministro local sostenido hace que este material sea atractivo para las estrategias de ingeniería de tejidos, en particular para la diferenciación de MSC regionalmente específica (por ejemplo, ingeniería de tejidos osteocondrales ) «.
Además, el proceso y la preparación del hidrogel que contiene GO y TGF-beta 3 es relativamente sencillo. Otro beneficio es que debido a la gran superficie de las escamas de grafeno significa que solo se requiere una pequeña cantidad en comparación con las grandes cantidades de TGF-beta 3 requeridas durante la aplicación externa. Debido al hecho de que el GO retiene más del 99% de TGF-beta 3 significa que una liberación lenta es consistente durante todo el proceso. Además, la solución que contiene el GO parece no ser tóxica para las células madre humanas.
Esta nueva metodología es alentadora para el futuro de la ingeniería de tejidos y «proporciona un sistema de administración de factores de crecimiento eficiente, particularmente en un andamio encapsulado en células 3D, con el potencial de entregar múltiples factores simultáneamente», afirman los investigadores. Además, agregar al mejorar aún más el potencial de las aplicaciones GO para entregar señales biológicas a nivel local es «una estrategia atractiva que vale la pena explorar más para la ingeniería de tejidos, particularmente para la diferenciación de MSC regionalmente específica».
Via: https://www.azonano.com
