Uso de biomateriales que responden a estímulos para comprender el desarrollo del corazón, la enfermedad
Polímero con memoria de forma: desde planos hasta nanoarrugas para promover la alineación de los cardiomiocitos. Crédito: Zhen Ma
La enfermedad cardiovascular sigue siendo la principal causa de muerte en todo el mundo. Desafortunadamente, el corazón no puede regenerar tejido nuevo porque los cardiomiocitos, o células del músculo cardíaco, no se dividen después del nacimiento.
En su artículo, publicado en APL Bioengineering, los investigadores de Syracuse desarrollaron un polímero con memoria de forma para desarrollar cardiomiocitos. El aumento de la temperatura del material de 30 a 37 grados centígrados convirtió la superficie plana del polímero en nanoarrugas, lo que promovió la alineación de los cardiomiocitos.
La investigación es parte del creciente campo de la mecanobiología, que investiga cómo las fuerzas físicas entre las células y los cambios en sus propiedades mecánicas contribuyen al desarrollo, la diferenciación celular, la fisiología y la enfermedad.
Los investigadores brindan una descripción general en su artículo de cómo algunos de los últimos biomateriales sensibles a estímulos (SRB), que incluyen la polímero con memoria de forma, se utilizan para imitar el microentorno dinámico durante el desarrollo del corazón y la progresión de la enfermedad.
Esta investigación podría proporcionar una mejor comprensión de los mecanismos biomoleculares y reguladores que promueven la maduración celular, las etapas finales de la diferenciación celular y estimular la aparición de la enfermedad.
Los científicos han desarrollado microambientes cardíacos mediante la incorporación de estímulos externos, como presión o estiramiento ing, para promover el crecimiento y la maduración de los cardiomiocitos. Pero no han podido controlar estos microambientes lo suficiente como para reproducir los cambios graduales paso a paso que ocurren en el cuerpo para comprender los procesos de reconstrucción o remodelación del tejido cardíaco.
Para abordar este desafío , los investigadores están utilizando SRB para obtener más información sobre cómo funciona el microambiente durante el desarrollo del corazón. Los SRB, que son altamente ajustables, responden a la temperatura, la presión, la electricidad y otros estímulos externos para proporcionar señales para el crecimiento de células y tejidos. Los SRB experimentan cambios de propiedad en respuesta a estímulos externos, lo que significa que pueden generar cambios a pedido que ocurren con el tiempo para afectar el comportamiento de las células cultivadas.
La situación ideal por la que se esfuerzan los investigadores es la creación de un plataforma de cultivo celular sintética 3-D basada en SRB que puede cambiar sus propiedades materiales para imitar la progresión natural del desarrollo del corazón. La plataforma también podría ayudarlos a aprender más sobre las propiedades químicas y físicas que conducen a la enfermedad cardíaca.
«Es crucial comprender cómo las señales biofísicas dependientes del tiempo afectan a las células durante la formación de tejido», dijo el autor Zhen Ma. . «Sin embargo, los modelos conceptuales todavía se basan en gran medida en los resultados de estudios de plataformas experimentales bidimensionales estáticas en las que las señales biofísicas permanecen constantes a lo largo del tiempo».
Ma sugiere que debería haber un mayor enfoque en las propiedades eléctricas de SRB ampliar la comprensión de las respuestas cardíacas a los cambios extracelulares. Se ha demostrado que la incorporación de nanotubos de carbono para mejorar la conductividad de diferentes andamios de polímeros, por ejemplo, mejora la comunicación intercelular y el crecimiento de los cardiomiocitos.
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Replanteamiento de la reparación cardíaca después de una lesión Más información: «Biomateriales sensibles a estímulos para ingeniería de tejido cardíaco y mecanobiología dinámica» APL Bioingeniería, aip.scitation.org/doi/10.1063/ 5.0025378 Proporcionado por el Instituto Americano de Física Cita: Uso de biomateriales sensibles a estímulos para comprender el desarrollo del corazón, enfermedad (2 de marzo de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021- 03-stimuli-responsive-biomaterials-heart-disease.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.