Los investigadores utilizan nanopatrones de marcos orgánico-metálicos cargados de biomoléculas para ayudar a la diferenciación de células madre artificiales

Las células madre son esencialmente la materia prima de nuestro cuerpo: células que dan lugar a todas las demás células y tejidos con funciones especializadas. La conversión en células específicas ocurre a través de un proceso llamado «diferenciación», en el que las células madre se dividen para formar células hijas. Esto se presta a aplicaciones prácticas en la terapia regenerativa, donde las células sanas funcionales generadas a partir de células madre pueden usarse para curar lesiones y daños celulares en nuestro cuerpo.

Sin embargo, las cosas son más fáciles de decir que de hacer. La diferenciación de células madre en el laboratorio requiere una preparación meticulosa y la adición de factores de diferenciación en un medio de cultivo celular, un proceso laborioso y lento. Además, depende en gran medida de la habilidad del investigador. A la luz de esto, es altamente deseable una nueva plataforma que facilite un suministro estable de factores de diferenciación durante un largo período.

En un nuevo estudio, investigadores de Corea, dirigidos por el profesor asociado Tae-Hyung Kim de la escuela de ingeniería integradora de la universidad Chung-Ang, propusieron una solución ingeniosa. Desarrollaron una nueva plataforma basada en marcos organometálicos (MOF), materiales porosos cristalinos híbridos construidos con iones metálicos y ligandos orgánicos (iones/moléculas unidas al ion metálico). Debido a su naturaleza porosa, los MOF son excelentes para atrapar y liberar moléculas de interés durante un largo período de tiempo. Esto le dio al equipo la idea de usar MOF para almacenar y liberar nanopartículas biocompatibles necesarias para la diferenciación de células madre. Este artículo fue publicado en Avances de la ciencia.

En su estudio, el equipo eligió células madre neurales como prueba de concepto e incrustó nanopartículas cargadas con ácido retinoico, un componente esencial para la diferenciación neuronal, en el MOF nanocristalino, nUiO-67. Había, sin embargo, una cuestión a considerar. «Agregar nanopartículas directamente al medio de cultivo celular puede causar problemas de seguridad cuando se usa con fines terapéuticos y también puede dañar las estructuras de las nanopartículas debido a la presencia de enzimas redox y especies reactivas de oxígeno (ROS) en el entorno intracelular», explica el Dr. kim

Para solucionar este problema, el equipo separó las células madre de los MOF mediante la creación de un patrón periódico de matrices de nanopit usando una técnica llamada «litografía de interferencia láser».

Al optimizar estas matrices de nanopits de modo que cada matriz capturó un solo MOF, el equipo ideó la plataforma llamada «matrices de nanopits incrustadas en nanopartículas (SMENA) de marco orgánico de metal único (MOF)» que podría convertir automáticamente las células madre en neuronas.

SMENA ofreció dos grandes ventajas sobre el método convencional para la diferenciación de células madre in vitro. En primer lugar, obvió todos los pasos experimentales complejos y los problemas típicos relacionados con la contaminación celular y la variación de un lote a otro. En segundo lugar, y sorprendentemente, el suministro continuo y estable de factores de diferenciación permitió una diferenciación acelerada, lo que resultó en una expresión aproximadamente 40 veces mayor de marcadores de células neuronales (que indican la generación de neuronas) en comparación con los protocolos estándar.

Estos hallazgos han emocionado al equipo sobre las perspectivas futuras de SMENA. «La plataforma desarrollada en nuestro estudio podría facilitar y acelerar el uso de varias fuentes de células madre para aplicaciones clínicas y detección de fármacos. Las células funcionales producidas a través de SMENA se pueden usar para tratar diversas enfermedades y trastornos, incluidas las enfermedades de Alzheimer y Parkinson», especula el Dr. kim El documento también se presentó recientemente como un punto culminante de la investigación en Naturaleza Reseñas Materiales.

Proporcionado por la Universidad Chung Ang