Cuando el cuerpo hace crecer nuevos tejidos, las células secretan fibronectina—un tipo de proteína fuerte y elástica que actúa como andamio de apoyo. La forma y estructura que adopta la fibronectina dirige el posterior crecimiento de nuevas células, dando al tejido resultante la forma correcta.
El equipo de Parker crea el tejido mediante el depósito de moléculas de fibronectina en la parte superior de una superficie de polímero repelente al agua. Esto hace que las proteínas, que normalmente se encuentran unidas, se desunan. A continuación, la capa de proteínas se estampa en una hoja de polímero soluble y con capacidad para atraer el agua, en la parte superior de una pieza de vidrio. La adición de agua y el calentamiento de la mezcla a temperatura ambiente hace que las proteínas se unan para formar el tejido. Esto también logra disolver el polímero para que el tejido se pueda pelar y recolectar.
El equipo fabricó muestras de material de 10 nanómetros de grosor y unos 2,5 centímetros de ancho. Los investigadores son capaces de controlar la arquitectura y las características mecánicas del tejido mediante el uso de proteínas diferentes, o cambiando la forma en que están alineadas.
Diversos grupos de investigación están desarrollando estrategias para el cultivo de tejidos de reemplazo en el laboratorio, aunque existe una gran dificultad a la hora de proporcionar la dirección correcta para el crecimiento de nuevas células. Los investigadores han logrado crear con anterioridad andamios celulares mediante el volcado de células vivas cosechadas a partir de hígados y corazones, así como mediante la creación de esqueletos celulares a partir de polímeros.
Gracias a la construcción del nuevo andamiaje a partir de la proteína, el equipo de Parker es capaz de programar las señales de dirección en la arquitectura del andamio, y así dirigir el crecimiento de las células en la dirección deseada. El uso de proteínas naturales en lugar de polímeros sintéticos u órganos descelularizados disminuye la probabilidad de que el nuevo tejido sea rechazado una vez implantado.
En un experimento, el equipo de investigación cultivó células musculares del corazón en la parte superior de una pieza de tejido acabado. El tejido hizo que las células musculares se vinculasen entre sí para formar un tejido que logró "latir" al ser estimulado eléctricamente durante una semana.
"Es un planteamiento muy inteligente", señala Juan Hinestroza, profesor adjunto y director del Laboratorio de Nanotecnología Textil de la Universidad Co ell. "El control de la arquitectura del andamio es muy, muy novedoso. Y la escalabilidad—se puede utilizar para hacer patrones más grandes".
En vez de construir andamios en tres dimensiones para la reconstrucción de órganos, el nuevo tejido podría ser integrado en vendas, acelerando así la cicatrización y reduciendo al mínimo la formación de cicatrices.
El material también podría dedicarse a otros novedosos usos. Una característica atractiva es su inusual elasticidad. La proteína fibronectina, que forma la base del tejido, es parte de la maquinaria molecular que permite que los músculos se contraigan y se relajen.
"[La fibronectina] se comprime como un resorte cuando contraemos los músculos, y cuando los relajamos, empuja hacia atrás," señala Parker. Esta estructura otorga a la tela su elasticidad, y permite que se estire hasta 18 veces su longitud original. "Cuando tiras del tejido, despliegas las proteínas", proporcionando una mayor solidez, asegura Parker.
El equipo de Parker está estudiando las propiedades mecánicas del nuevo tejido, examinando su fuerza y elasticidad. El nuevo método de estampado podía permitirles crear tejidos más grandes y complejos. "La tecnología de base está creada", afirma Parker. "Ahora tenemos que facilitar la creación de aplicaciones a partir de ella".