Identifican el grafeno oxidado y sus derivados como el material idóneo para generar soportes celulares en medicina regenerativa

Investigadores de la Universidad de Málaga (UMA) han detectado que el óxido de grafeno- nanomaterial que consiste en una capa aislada de átomos de carbono posicionados en forma hexagonal- podría ser el material más eficiente para probar nuevos fármacos o desarrollar construcciones para la terapia de reemplazo celular de la enfermedad de Parkinson.

Las neuronas dopaminérgicas, que producen el neurotransmisor dopamina, participan en procesos biológicos como el movimiento, por lo que la degeneración progresiva y muerte de éstas causa la enfermedad de Párkinson, un trastorno que afecta al sistema nervioso y provoca falta de coordinación motora, temblores y rigidez muscular. Si bien es cierto que el origen de esta patología es desconocido, existen terapias para paliar sus efectos y mejorar la calidad de vida de los pacientes.

De esta forma, tras describir en estudios anteriores que el grafeno promovía la diferenciación de estas células dopaminérgicas y prevenía su pérdida, el  nuevo objetivo del equipo de investigación de la UMA ha sido “la búsqueda de un soporte celular que permitiera cultivar y proteger las futuras células madre para que pudieran sobrevivir sin generar procesos tumorales o aberraciones”, como indica Noela Rodríguez Losada, científica principal del estudio.

“Nuestro trabajo muestra que este material es el idóneo para generar soportes celulares, permitiendo el crecimiento adecuado de neuronas dopaminérgicas y favoreciendo la producción de un tejido de reemplazo de aquellas neuronas dañadas por la enfermedad del Parkinson”, señala Rodríguez Losada.

Análisis de los derivados del grafeno

La investigadora de la UMA asegura que el grafeno es un potencial material para generar las neuroprótesis por sus cualidades: es altamente conductor, flexible, biocompatible con las células, barato en su obtención y escalable a nivel industrial. Así, para esta búsqueda, se generaron tres subtipos de este nanomaterial: el grafeno oxidado (GO), el grafeno oxidado parcialmente reducido (PRGO) y el grafeno totalmente reducido (FRGO).

Posteriormente, los científicos del Departamento de Fisiología Humana de la Universidad de Málaga analizaron tanto el polvo empleado para generar los distintos subtipos de grafenos como las películas de este material. Su intención era estudiar si ejercía algún efecto tóxico sobre las células, así como su idoneidad para ser utilizados como neuroprótesis.

Noela Rodríguez Losada, científica de la Universidad de Málaga y autora principal del estudio.

“Los resultados mostraron que los diferentes subtipos de grafeno oxidado presentaban una alta biocompatibilidad con las células dopaminérgicas. En concreto, evidenciamos cómo las películas de PRGO favorecían la maduración de éstas y las protegía cuando imitábamos las condiciones tóxicas de la enfermedad de Parkinson”, concluye Rodríguez Losada.

El estudio, publicado en la revista Frontiers in Neuroscience, ha contado con la colaboración de los Servicios Centrales de Apoyo a la Investigación (SCAI) de la UMA; del Departamento de Bioquímica de la UMA; de Miguel Ángel Arráez, director de la Unidad de Neurocirugía del Hospital Regional Universitario de Málaga; de Ernest Arenas, director del laboratorio Biomedicum del Instituto Karolinska (Suecia); de Pedro González Alegre, profesor de Neurología en la Universidad de Pensilvania; del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Salamanca; y de la empresa Noruega Abalonyx SL, productora del grafeno.

Referencia bibliográfica:

Rodríguez-Losada N., Wendelbob R., Ocaña MC., Casares AD., Guzmán de Villoría R., Aguirre Gómez JA., Arráez MA., González-Alegre P., Medina MA, Arenas E. y Narváez J. (2020) Graphene Oxide and Reduced Derivatives, as Powder or Film Scaffolds, Differentially Promote Dopaminergic Neuron Differentiation and Survival. Front. Neurosci. 14:570409. https://doi.org/10.3389/fnins.2020.570409