La colaboración da forma a la estrategia de retención de vesículas extracelulares (con video)

La colaboración da forma a la estrategia de retención de vesículas extracelulares (con video)


16 de abril de 2022

(Noticias de Nanowerk) Aprovechar la experiencia única en un espíritu de colaboración es una de las recetas para el éxito de la Universidad Carnegie Mellon. Durante los últimos tres años, Phil Campbell y Xi (Charlie) Ren han estado trabajando en investigaciones relacionadas con el control espacial de las vesículas extracelulares (EV). Sus esfuerzos han dado como resultado una estrategia novedosa que permite la retención de espacio EV a largo plazo, una variable clave para permitir futuras aplicaciones en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa.

«Se puede pensar en los vehículos eléctricos como comunicadores universales, no solo en el cuerpo, sino en todos los seres vivos», dijo Campbell, profesor de investigación de ingeniería biomédica y acelerador de investigación de ingeniería. «Ocurren de forma natural, son biocompatibles y pueden usarse para enviar mensajes entre células a nanoescala».

Los estudios han demostrado que las terapias basadas en EV tienen menos probabilidades de provocar respuestas inmunitarias adversas y no plantean las mismas preocupaciones logísticas y regulatorias que las terapias basadas en células vivas. Los vehículos eléctricos entregados en su forma natural, si bien tienen un gran potencial, por lo general tienden a tener una liberación rápida y, por lo general, carecen de una entrega dirigida y controlada. En algunas aplicaciones se requieren dosis repetidas y prolongadas, lo que presenta desafíos en términos de eficacia general y potencia.

«Nuestro trabajo surgió de una pregunta muy simple», dijo Ren, profesor asistente de ingeniería biomédica. “Hay muchos aspectos para controlar la función biológica de los vehículos eléctricos, pero si podemos garantizar el almacenamiento (de los vehículos eléctricos), ¿podemos hacer algo grandioso? Una de las mejores maneras de avanzar en la investigación es hablar con otros profesores que tienen experiencia diferente. Tomamos los aspectos químicos y las herramientas de mi laboratorio y los combinamos con la plataforma EV desarrollada por el laboratorio de Phil para mostrar nuevas tecnologías innovadoras”.

En una investigación reciente publicada en biomateriales («Ingeniería de biomateriales proangiogénicos a través de la inmovilización de vesículas extracelulares quimioselectivas»), el grupo describió un método para inmovilizar vehículos eléctricos derivados de células madre mesenquimales (MSC) en hidrogeles de colágeno para mejorar la angiogénesis, o la formación de nuevos vasos sanguíneos, que es un paso crucial para la mayoría de los pacientes. Aplicaciones reparadoras y regenerativas. En la práctica, los diabéticos que padecen enfermedades vasculares, en las que las arterias se endurecen en todo el cuerpo, podrían beneficiarse de biomateriales proangiogénicos como estos.

El Profesor Asistente de Ingeniería Biomédica Charlie Ren explica por qué quería unirse a la Iniciativa de Órganos de Bioingeniería y cómo su investigación en biología vascular se combinará con la investigación de múltiples facultades en otras áreas.

Para conseguirlo, los investigadores integraron una etiqueta química selectiva en la superficie exterior del vehículo eléctrico que no afecta a sus propiedades morfológicas ni funcionales. Esta etiqueta química permite que los vehículos eléctricos se anclen de manera efectiva en los implantes de hidrogel y provoquen una infiltración de células huésped más sólida. El estudio comparó las respuestas angiogénicas e inmunorreguladoras a 10 veces la dosis requerida cuando se utilizan vehículos eléctricos convencionales no inmovilizados.

“En resumen, ahora tenemos la capacidad de controlar espacialmente dónde colocamos los vehículos eléctricos y mantenerlos allí en condiciones controladas”, resume Campbell. «Específicamente analizamos la promoción de la angiogénesis para este artículo, pero más allá de eso, esta técnica podría conducir a un aumento de las aplicaciones terapéuticas para la cicatrización de heridas y otras terapias regenerativas y reparadoras».

También se están realizando esfuerzos para utilizar esta plataforma EV para la ingeniería de tejido óseo como alternativa al titanio. El grupo está diseñando andamios y estudiando la funcionalización para abordar los desafíos actuales que plantea el titanio como material con propiedades regenerativas limitadas cuando se implanta en el cuerpo.

«Esperamos poder encontrar una manera de infundir materiales no biológicos como un implante de metal con este hidrogel cargado de EV, lo que podría estimular al cuerpo a absorber el implante extraño entre las partes del cuerpo», dijo Ren.



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