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Jueves, 27 septiembre 2012
Biología

Hacen crecer tejidos vivos equipados con sensores electrónicos nanométricos

Para controlar la forma tridimensional de un tejido cultivado en el laboratorio, es común que los investigadores modernos hagan crecer las células sobre diminutos andamios cuyo aspecto recuerda al de esponjas. Estos dispositivos pueden ser implantados dentro de los pacientes o usados en el laboratorio para estudiar las reacciones de los tejidos ante sustancias con potencial como medicamentos.

Ahora, un equipo de investigadores ha añadido un nuevo componente a los andamios para tejidos: sensores electrónicos.

Estos sensores, hechos de nanocables de silicio, se podrían utilizar para monitorizar la actividad eléctrica en el tejido que rodea al andamio, controlar la administración de fármacos o identificar sustancias candidatas a ser usadas como fármacos.

La investigación también podría sentar las bases para el desarrollo de corazones hechos de tejidos creados artificialmente.

Hasta ahora, las únicas plataformas celulares que incorporaban sensores electrónicos consistían en capas planas de células cultivadas sobre transistores o electrodos de metal planos. Esos sistemas esencialmente bidimensionales no reproducen con precisión la situación del tejido natural y sus características globales, por lo que el equipo de investigación se propuso diseñar un andamio tridimensional que permitiera monitorizar la actividad eléctrica, lo que les permitiría ver las reacciones de las células del interior de la estructura ante fármacos específicos.

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El equipo de Robert Langer, profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, construyó el nuevo andamio con resina epoxídica, un material sin toxicidad que puede adoptar una estructura porosa tridimensional. Los nanocables de silicio integrados en el andamio transportan las señales eléctricas desde y hacia las células cultivadas dentro de la estructura.

El andamio no sólo es un soporte mecánico para las células, sino que contiene varios sensores. Los científicos siembran células en el andamio y, si todo sale bien, se acaba formando un tejido tridimensional con la forma y características deseadas.

El equipo escogió a los nanocables de silicio como sensores electrónicos porque son pequeños, estables, se les puede implantar de modo seguro en tejidos vivos, y son más sensibles a la electricidad que los electrodos metálicos convencionales. Los nanocables, que varían en diámetro de 30 a 80 nanómetros, pueden detectar corrientes de menos de una milésima de vatio, que es el nivel de electricidad que puede estar presente en una célula.

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron sus andamios para hacer crecer tejido cardíaco, nervioso y muscular. Usando el tejido cardíaco obtenido, los investigadores pudieron monitorizar la respuesta de las células a la noradrenalina, un estimulante que suele aumentar la frecuencia cardíaca.

En la investigación también han trabajado Tal Dvir (en el MIT al iniciarse el estudio), Bozhi Tian y Daniel Kohane del Hospital Pediátrico de Boston, así como Charles Lieber y Jia Liu de la Universidad de Harvard, en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos.

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