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Plataforma de forma de ondas de sonido de alta intensidad para medicina regenerativa
No todos los días te tropiezas por casualidad con una posible respuesta a uno de los obstáculos más importantes de la medicina regenerativa: cómo generar andamios celulares para la ingeniería de tejidos. Pero eso es exactamente lo que los investigadores de la Universidad de Washington han descubierto inadvertidamente.
La nueva técnica podría usarse para descelularizar tejidos para la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa.
La medicina regenerativa es un área de la medicina que cambia el juego con el potencial de sanar los tejidos y órganos dañados, ofreciendo soluciones y esperanza para las personas que tienen afecciones que actualmente no se pueden reparar. Sin embargo, para usar células madre para generar nuevos tejidos u órganos, es necesario que haya una red de soporte para funcionar como un caparazón estructural.
Las estrategias en el campo de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa a menudo emplean andamios 3D para imitar la matriz extracelular natural. Esta matriz se utiliza como plantilla estructural que admite la adhesión celular, migración, diferenciación y proliferación, y proporciona orientación para la formación de neo-tejido.
El equipo de la Universidad de Washington se encontró con la nueva técnica para crear un andamio celular natural para la medicina regenerativa mientras se prueba un método para eliminar tumores cancerosos.
Los investigadores estaban estudiando la histotripsia hirviente, una técnica que usa ráfagas de ondas de ultrasonido de alta intensidad en milisegundos para separar el tejido, como un modo de licuar los tumores cancerosos con ondas de ultrasonido.
Las lesiones por histotripsis hirviente se produjeron en un hígado bovino con un sistema clínico MR-HIFU de 1,2 MHz (Sonalleve, Philips, Finlandia), usando 30 pulsos de 10 ms y frecuencias de repetición de pulsos de 1-10 Hz. Se utilizaron las máximas potencias acústicas correspondientes a la amplitud del frente de choque in situ estimado de 65 MPa.
La técnica podría abrir puertas para la medicina regenerativa
Los investigadores explican que las ondas de sonido de alta potencia por debajo de 20 Hz, el límite de frecuencia más baja del oído humano, se sienten en el cuerpo pero no son oídos por el oído humano como sonido.
Después de la destrucción de los tumores por el sonido, el cuerpo debería erradicarlos del cuerpo como desechos celulares. Sin embargo, al examinar los tejidos "descelularizados", la ebullición había dejado un marco fibroso intacto.
Yak-Nam Wang, ingeniero superior del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Washington, dice:
"En algunos de nuestros experimentos, descubrimos que algo del tejido estromal y la vasculatura se estaban quedando atrás. Así que tuvimos la idea de usar esto para descelularizar tejidos para la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa".
El marco que queda después de la descelularización de los tejidos se identifica como la matriz extracelular, una red fibrosa que ofrece un andamio para las células en crecimiento.
Una sección transversal a través de una lesión histotripsy creada en el tejido hepático bovino. Los contenidos celulares licuados se lavan, revelando la matriz extracelular restante.
Crédito de la imagen: T.Khoklova
La descelularización de tejidos y órganos a menudo implica el uso de tratamientos químicos y enzimáticos. Este método lleva varios días y puede dañar los tejidos y las fibras.
Histotripsy, por otro lado, ejercicios de descelularización rápida de tejido con daño mínimo a la matriz.
"En ingeniería de tejidos, uno de los santos griales es desarrollar estructuras biomiméticas para que pueda reemplazar los tejidos con tejido nativo", explica Wang.
"Eliminar las células del tejido ya desarrollado podría proporcionar un buen candidato para estas estructuras ya que la matriz extracelular ya actúa como el marco celular para los sistemas de tejidos", agrega.
Debido a la composición desnuda de la matriz, solo se induce una respuesta inmune débil del huésped. Teóricamente, la matriz podría nutrirse con células madre de la persona para volver a desarrollar efectivamente un órgano.
"El otro pensamiento es que tal vez podrías simplemente implantar la matriz extracelular y luego el propio cuerpo se auto-sembraría los tejidos, si es solo un pequeño pedazo de tejido que estás reemplazando", teoriza Wang. "No tendrá ningún problema inmune, y debido a que tiene este andamio biomimético que está más cerca del tejido nativo, la curación sería mejor, y el cuerpo lo reconocería como tejido normal".
La técnica, presentada en la 168 ª reunión de la Acoustical Society of America, celebrada del 27 al 31 de octubre de 2014 en el Indianapolis Marriott Downtown Hotel, IN, podría abrir muchas puertas para la medicina regenerativa.
Las investigaciones actuales de Wang giran en torno a la descelularización del tejido renal y hepático de animales grandes. El trabajo futuro para el equipo implica aumentar el tamaño de los tejidos descelularizados y evaluar su eficacia regenerativa in vivo.
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