Desarrollan andamios de colágeno y quitosano para reconstruir tejidos dañados

Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla ha desarrollado un nuevo material para construir andamios celulares que regeneren tejidos. Su composición combina tres compuestos de origen biológico que mantienen la robustez de los soportes usados en la actualidad, pero consiguen una mejor absorción por el organismo y abaratan los costes.

Distribución microscópica del tamaño de los poros de los andamios estudiados.

En concreto, la mezcla incluye en un 50% quitosano, un derivado de la quitina que se obtiene, por ejemplo, de la cáscara de las gambas, y colágeno, la proteína más abundante en los mamíferos, que junto a la adición de la genipina, un compuesto presente en las gardenias, mejora las propiedades mecánicas y crea la porosidad idónea en los andamios. De esta manera, han conseguido que sean lo suficientemente resistentes y tengan el grado de conexión necesario para que crezcan las células y formen tejidos que se incorporarán en pacientes con mayores garantías.

Para el implante de tejidos humanos, como la piel o de ciertos órganos como el hígado, es necesario el cultivo celular en soportes o andamios. La bioingeniería busca nuevos materiales que perfeccionen su elasticidad, porosidad y resistencia y eviten el rechazo por el organismo. Así lo explican los expertos en el artículo ‘Chitosan as a potential alternative to collagen for the development of genipin-crosslinked scaffolds’, publicado en la revista Reactive and Functional Polymers, donde presentan este nuevo compuesto con el que han mejorado otras fórmulas existentes en la actualidad y que implica un menor coste para su fabricación.

El nuevo producto supera algunos de los inconvenientes de otros materiales usados. Además de utilizar un ingrediente más económico, es más compatible con el organismo además de ser biodegradable, descomponiéndose en elementos naturales que se pueden desechar sin problemas del organismo. “Tras la proliferación celular y su implante, el compuesto se degrada y se elimina de forma natural, lo que provoca que no exista rechazo por parte del organismo“, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Sevilla Víctor Manuel Pérez Puyana, uno de los autores del artículo.

El grupo de investigación de la Universidad de Sevilla, responsable del estudio.

El material más usado hasta el momento para la creación de tejido celular es el colágeno por sus buenas propiedades de resistencia y elasticidad y su alta compatibilidad orgánica. Sin embargo, este material tiene una desventaja significativa: su alto coste. Así, los expertos buscan alternativas para lograr un sustituto más asequible pero que mantenga, o incluso mejore, las características que necesitan estos soportes para una correcta proliferación celular y una regeneración del tejido sin roturas ni deformaciones y en la que no se produzca rechazo por parte del paciente.

Andamios robustos y compatibles

El trabajo ha incluido el estudio de las propiedades de andamios creados sólo con colágeno o con quitosano y otros realizados con distinta proporción de ambos en la mezcla. Además, han confirmado sus características según la adición de distintas cantidades de genipina para determinar la distribución idónea en el compuesto.

De esta manera, han logrado un andamio que contiene un 50% de quitosano y otro 50% de colágeno, con la adición del 0,5% de genipina y que cumple las características requeridas para convertirse en el soporte adecuado en la creación de tejidos para implantar en pacientes. Actualmente, los ensayos que confirmarán definitivamente su puesta en marcha se encuentran en los laboratorios del Instituto de Biomedicina de Sevilla, donde se desarrollan las pruebas sobre cultivos celulares y tejidos implantados.

Así, el objetivo de este trabajo fue desarrollar andamios con colágeno y quitosano incorporando un reticulante, una molécula que genera una reacción química entre ambos compuestos para que se entrecrucen. En este caso, ese agente de enlace fue la genipina, que influye directamente sobre cómo funcionan y cómo resisten los andamios, logrando que adquieran mayor resistencia y flexibilidad. “Otros reticulantes utilizados con anterioridad, aunque lograban las características requeridas, eran citotóxicos. Es decir, no lograban una proliferación del tejido y provocaban rechazo. Hay estudios previos que confirman que la genipina es biocompatible, siendo la idónea para fomentar el tratamiento biológico y el cultivo celular”, añade el investigador.

Imagen microscópica de los andamios producidos con diferentes proporciones de colágeno y quitosano y distintas concentraciones. de genipina.

Además, los expertos debían lograr un material que presente una buena porosidad, necesaria para favorecer la creación de colonias celulares. El tamaño de los poros adecuados debe situarse entre 40 y 60 micrómetros, ya que aseguran la rigidez y permiten una buena comunicación entre las células. Así, el nuevo material ha logrado poros de 50 micrómetros, el tamaño idóneo para un correcto crecimiento sin perder las características mecánicas que le permitan una buena deformación y no lleguen a romperse.

Los trabajos se han financiado mediante el proyecto ‘Desarrollo de materiales superabsorbentes innovadores, sostenibles y de valor añadido a partir de biorresiduos’ del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Referencias

Víctor Pérez Puyana, José Fernando Rubio Valle, Mercedes Jiménez Rosado, Antonio Guerrero y Alberto Romero.‘Chitosan as a potential alternative to collagen for the development of genipin-crosslinked scaffolds’. Reactive and Functional Polymers. 2020.

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