Los nuevos hidrogeles basados ​​en péptidos son muy prometedores para aplicaciones de ingeniería de tejidos



Los andamios de ingeniería de tejidos construidos alrededor de péptidos ultracortos proporcionan una nueva plataforma para estudiar la regeneración ósea en el laboratorio.

Los péptidos desarrollados en KAUST se autoensamblan en un hidrogel similar a un cartílago que imita la matriz natural que sustenta la formación ósea en el cuerpo. Sus propiedades fisiológicamente relevantes permiten que este biomaterial respetuoso con las células apoye el crecimiento y desarrollo de las células precursoras de la médula ósea. También permite que los vasos sanguíneos tubulares tomen forma, lo cual es una parte fundamental para la salud y reparación de los huesos.

Nuestro sistema es un modelo simple, eficiente y robusto que se asemeja mucho a la compleja arquitectura del tejido óseo nativo. Usando estos hidrogeles basados ​​en péptidos, ahora podemos construir modelos de enfermedades en 3D para ingeniería de tejidos, investigación biomédica y pruebas de drogas “.

Salwa Alshehri, Ph.D. Estudiante

Los investigadores de KAUST, dirigidos por la profesora de bioingeniería Charlotte Hauser, habían demostrado previamente que sus péptidos ultracortos se podían mezclar con células en la boquilla de una impresora 3D para crear un tipo de bioinyector que, una vez expulsado, se solidificaría instantáneamente en las formas deseadas2. Pero no estaba claro si el material sintético podría sostener toda la complejidad del desarrollo óseo, que incluye la adhesión, propagación y diferenciación de células madre específicas de los huesos, junto con la incursión de los vasos sanguíneos necesarios para la transferencia de nutrientes y la eliminación de desechos metabólicos.

Alshehri puso la plataforma a prueba. Ella y Hauser, junto con Ph.D. el estudiante Hepi Hari Susapto, afinó la rigidez de sus hidrogeles alterando la concentración de péptidos en su mezcla. Una vez que tuvieron las propiedades mecánicas adecuadas para el crecimiento óseo, los investigadores sembraron los andamios con células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea. Dentro de estas construcciones 3D, las células mantuvieron su capacidad de autorrenovación y, en las condiciones adecuadas, podrían convertirse en células osteocíticas formadoras de hueso.

El equipo de KAUST luego dio un paso más. Los investigadores agregaron células tomadas de las venas umbilicales humanas a sus mini andamios óseos y encontraron que el material también podría soportar una densa red de formación de vasos sanguíneos. “Nuestro modelo acomodó con éxito más de un tipo de célula sin comprometer su viabilidad”, dice Alshehri, quien ahora espera desarrollar modelos de tejido óseo aún más sofisticados para su evaluación en modelos animales y, eventualmente, como terapia regenerativa para pacientes con enfermedades óseas. .

Alshehri, Hauser y sus colegas también buscan extender la plataforma a otras aplicaciones médicas, no solo a la regeneración ósea. “Dado que los vasos sanguíneos son una parte integral de los tejidos nativos”, dice Alshehri, “el cultivo exitoso de células endoteliales en 3D dentro de estos hidrogeles es una gran promesa para las aplicaciones de ingeniería de tejidos en general”.

Fuente:

Referencias de revistas:

  • Alshehri, S., et al. (2021) Los andamios de tetrapéptidos autoensamblados apoyan la propagación 3D, la diferenciación osteogénica y la angiogénesis de las células madre mesenquimales. Biomacromoléculas. doi.org/10.1021/acs.biomac.1c00205.
  • Susapto, HH, et al. (2021) Los enlaces biológicos de péptidos ultracortos admiten la impresión automatizada de construcciones a gran escala, lo que garantiza la supervivencia a largo plazo de las construcciones de tejido impresas. Nano letras. doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04426.

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