Crecimiento acelerado de hueso sobre una estructura especial de hierro

Un nuevo sistema basado en nanotecnología podría conducir a nuevos tratamientos para enfermedades degenerativas de los huesos.

El sistema consta de hilos nanométricos de hierro que se doblan en respuesta a campos magnéticos. Las células madre formadoras de hueso cultivadas en una malla de estos nanohilos quedan sometidas a unas condiciones especiales, que incluyen lidiar con el movimiento del sustrato. Esas condiciones, comparables en cierto modo a tener que hacer ejercicio físico intenso en un gimnasio, logran que las células madre se transformen en hueso maduro mucho más rápido de lo que es habitual con otras condiciones de cultivo. Con el nuevo sistema, el protocolo de diferenciación dura solo unos días en vez de unas semanas.

Este prometedor avance es fruto del ingenio de unos científicos de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) en Arabia Saudita.

El equipo de Jasmeen Merzaban puso a prueba el potencial de producción ósea de su andamio de nanocables, tanto con señales magnéticas como sin ellas. Para ello, colocaron los minúsculos hilos (cada uno del tamaño del apéndice en forma de cola que tienen algunas bacterias) en una cuadrícula uniformemente espaciada y, a continuación, colocaron encima capas de células madre mesenquimales humanas derivadas de médula ósea.

Los investigadores descubrieron que la adición de un campo magnético de baja frecuencia aceleraba drásticamente el proceso de desarrollo óseo. Los marcadores genéticos del desarrollo óseo pudieron detectarse a los dos días de incubación con estimulación mecánica. Bajo el microscopio, los investigadores también pudieron ver cómo de las células madre mesenquimales se pasaba a las células óseas a un ritmo acelerado.

Una célula cultivada sobre el andamio de nanocables. (Imagen: © 2022 KAUST, Heno Hwang)

El equipo tiene previsto probar su sistema en modelos de ratón de enfermedades óseas degenerativas, con la esperanza de que los andamios de nanohilos sembrados con células madre puedan implantarse de forma segura en los sitios de las lesiones y promover la reparación del tejido. Se utilizaría un campo magnético aplicado externamente para acelerar el proceso de curación.

Merzaban y sus colegas exponen los detalles de sus últimos avances en esta línea de investigación en la revista académica Journal of Nanobiotechnology, bajo el título “Modulated nanowire scaffold for highly efficient differentiation of mesenchymal stem cells“. (Fuente: NCYT de Amazings)