Los investigadores crearon una nueva técnica que utiliza nanoimanes para restaurar las células nerviosas (neuronas) dañadas.
Las neuronas son las unidades básicas del cerebro y el sistema nervioso. Si están dañadas por una enfermedad degenerativa o un traumatismo físico, su capacidad de reparación y curación es limitada.
Restaurar las vías neuronales y permitirles recuperar su función es un reto importante en el campo de la ingeniería de tejidos.
Un proceso que utiliza nanotecnología y manipulaciones magnéticas desarrollado por investigadores israelíes de la Facultad de Ingeniería Kofkin de la Universidad de Bar-Ilan supera este reto, según un comunicado de la universidad.
Publicaron su investigación recientemente en la revista Advanced Functional Materials.
Creación de «minicerebros»
Para crear una mini red neuronal en 3D, los investigadores inyectaron nanopartículas de óxido de hierro magnético en células progenitoras neuronales, que son células que se sabe que se convierten en neuronas.
Esto convirtió a las células en unidades magnéticas independientes.
A continuación, expusieron las células progenitoras a campos magnéticos preajustados, dirigiendo a distancia el movimiento de las células dentro de un sustrato de colágeno tridimensional y multicapa. El sustrato de colágeno imita las características del tejido corporal.
Estas manipulaciones magnéticas permitieron a los investigadores crear «minicerebros» en 3D, que son «redes neuronales funcionales y de varias capas que imitan los elementos que se encuentran en el cerebro de los mamíferos», según el comunicado.
Cuando la solución de colágeno se solidificó en un gel, las células se mantuvieron en su sitio según los campos magnéticos que se habían aplicado.
Las células maduraron hasta convertirse en neuronas en pocos días, formando extensiones y conexiones. Las células también mostraron actividad eléctrica y prosperaron durante más de tres semanas.
«Este método allana el camino para la creación de arquitecturas celulares en 3D a escala personalizada para su uso en aplicaciones de bioingeniería, terapéuticas y de investigación, tanto dentro como fuera del cuerpo», dijo la estudiante de doctorado Reut Plen, según el comunicado.
Las redes neuronales en 3D que crearon los investigadores imitan las propiedades de los tejidos cerebrales humanos, por lo que pueden utilizarse como «minicerebros» experimentales, dijo Plen.
Estas redes 3D pueden servir de modelo para estudiar fármacos, para investigar la comunicación entre tejidos y como forma de construir redes artificiales para interfaces entre componentes de ingeniería y biológicos, dijo.
«La ventaja de utilizar este método es que los campos magnéticos pueden afectar a las células situadas en el interior del cuerpo de forma no invasiva», dijo Plen.
Seguridad
La inserción de partículas magnéticas en las células, y en particular en las células nerviosas, plantea cuestiones de seguridad, reconoció la universidad en el comunicado.
Por ello, los investigadores dijeron que probaron cómo afectan las diferentes partículas a la salud de las células en cultivo.
También utilizaron una proteína para recubrir las partículas magnéticas, creando un amortiguador entre las células y el elemento magnético. Esto favorece la penetración de las nanopartículas en las células.
El hierro, el componente básico de la nanopartícula, existe de forma natural en el organismo, por lo que no es una sustancia extraña, explicó la autora principal, Orit Shefi, profesora de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Bar-Ilan y directora del laboratorio de Neuroingeniería y Regeneración.
Además, «el mismo gel con partículas magnéticas se probó en nuestro laboratorio y se comprobó que es seguro en modelos animales», dijo.
La Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos «ya aprobó el uso de nanopartículas magnéticas con fines de diagnóstico e imagen y en casos de lesiones graves», según el comunicado.
Los investigadores afirmaron que esta nueva técnica de creación de «minicerebros» puede permitir soluciones para diversas deficiencias neurológicas.
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