Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han presentado un nuevo biomaterial revolucionario, denominado 'hidrogel vivo' o LivGels, que imita las funciones complejas de las matrices extracelulares naturales (ECM). Estos materiales innovadores prometen un gran potencial para la medicina regenerativa, la robótica blanda y las pruebas de medicamentos, gracias a sus propiedades de autocuración y su capacidad de respuesta al estrés mecánico.
Los biomateriales sintéticos tradicionales han tenido dificultades para replicar los comportamientos complejos de las ECM, que proporcionan un soporte estructural y de señalización vital para las células. Los LivGels, sin embargo, superan estas limitaciones utilizando una combinación única de nanopartículas peludas, conocidas como nLinkers, para crear una estructura dinámica con propiedades mecánicas y biológicas mejoradas.
Estos nLinkers, caracterizados por 'pelos' de cadenas de celulosa desordenadas, forman conexiones anisótropas en la matriz biopolimérica, lo que da como resultado un material que exhibe propiedades de endurecimiento por deformación y autocuración. Esto significa que los LivGels pueden endurecerse en respuesta al estrés, proporcionando soporte estructural y facilitando la comunicación celular, y también pueden restaurar rápidamente su forma y propiedades mecánicas después de la deformación.
La composición completamente biológica de los LivGels aborda las preocupaciones sobre los problemas de biocompatibilidad asociados con los polímeros sintéticos. Al diseñar cuidadosamente las interacciones entre los nLinkers y la matriz biopolimérica hecha de alginato modificado, los investigadores han creado un material que se adapta tanto a los factores estresantes internos como externos.
Los LivGels tienen el potencial de revolucionar los métodos de prueba de medicamentos al proporcionar entornos de tejido simulados que imitan más fielmente las condiciones in vivo. Esto podría conducir a una mayor precisión en los ensayos clínicos, reduciendo los costos y el tiempo necesarios para llevar nuevos agentes terapéuticos al mercado.
La adaptabilidad de los LivGels también tiene implicaciones significativas para el campo de la robótica blanda, donde los hidrogelés personalizables pueden adaptarse a propiedades mecánicas específicas. Además, los LivGels podrían utilizarse en tecnologías de bioimpresión 3D para crear construcciones de tejido de alta fidelidad para terapias regenerativas.
El equipo de investigación se está centrando ahora en optimizar los LivGels para tipos de tejidos específicos y en examinar su eficacia in vivo. También están explorando la integración de estos hidrogelés vivos en configuraciones de bioimpresión 3D para crear materiales personalizados y dispositivos dinámicos que puedan adaptarse en tiempo real a las condiciones fisiológicas del cuerpo.
Este trabajo pionero representa un paso significativo hacia la integración de la funcionalidad biológica en los materiales de ingeniería. Los LivGels ofrecen oportunidades sin precedentes para avanzar en la imitación mecánica y biológica de los tejidos, transformando así la medicina regenerativa y los campos relacionados.