Investigadores de la UGR crean un hidrogel magnético que guía el crecimiento de las células para fabricar tejidos artificiales
El avance, publicado en Advanced Materials, abre nuevas posibilidades para la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos como músculos, tendones o cartílagos
Un equipo de investigadores de la Universidad de Granada (UGR) ha desarrollado un innovador hidrogel magnético con una estructura interna organizada en capas capaz de controlar la posición y orientación de las células en su interior, un avance que supone un importante paso hacia la creación de tejidos artificiales que reproduzcan con mayor fidelidad la organización de músculos, tendones o cartílagos.
El trabajo, publicado en la prestigiosa revista científica Advanced Materials, ha sido desarrollado íntegramente en el Laboratorio Singular en Tecnologías Avanzadas F2N2Lab de la UGR, donde los investigadores han combinado técnicas experimentales, simulaciones computacionales, análisis de imagen y ensayos celulares en un mismo proyecto.
Los hidrogeles son materiales blandos con un elevado contenido en agua que imitan algunas de las características del entorno natural de las células, lo que los convierte en una herramienta habitual en investigación biomédica. Sin embargo, la mayoría presenta una estructura interna uniforme, muy alejada de la compleja organización de los tejidos del cuerpo humano.
Para superar esta limitación, el equipo granadino incorporó partículas magnéticas a una matriz polimérica biocompatible. Antes de que el hidrogel se solidifique, estas partículas son organizadas mediante campos magnéticos y estímulos mecánicos externos, quedando fijadas posteriormente en el interior del material y actuando como una guía para las células.
La investigación demuestra que existen dos métodos distintos para generar estas arquitecturas internas en forma de láminas. En uno de ellos, las partículas se organizan mediante campos magnéticos variables sobre una muestra en reposo; en el otro, se combinan un campo magnético y un flujo mecánico antes de la gelificación. Aunque ambos procedimientos generan estructuras similares, los científicos han comprobado que responden a mecanismos físicos diferentes, un hallazgo que permitirá diseñar con mayor precisión materiales adaptados a cada aplicación biomédica.
Según explica Guillermo Camacho Villar, uno de los autores del estudio, "la aportación principal del trabajo es que mostramos dos rutas físicas diferentes para generar arquitecturas laminares dentro de hidrogeles, y que esas arquitecturas pueden utilizarse para controlar dónde se sitúan las células y cómo se orientan".
Otro de los avances logrados es la posibilidad de ajustar la distancia entre las capas internas modificando el espesor del material, creando espacios que van desde decenas hasta cientos de micras, una escala especialmente adecuada para favorecer la organización de células en tres dimensiones.
Alta viabilidad celular y aplicaciones médicas
Para comprobar su potencial biomédico, los investigadores incorporaron fibroblastos, un tipo de células presentes en numerosos tejidos del organismo. Los ensayos demostraron que más del 95 por ciento de las células permanecieron viables durante al menos siete días y que tendían a alinearse siguiendo la arquitectura interna del hidrogel, confirmando que esta estructura puede actuar como una guía física para dirigir su crecimiento.
El catedrático del Departamento de Física Aplicada de la UGR, Juan de Vicente Álvarez-Manzaneda, destaca que "en muchos tejidos la función depende de la arquitectura", por lo que disponer de métodos capaces de introducir orden interno en materiales blandos sin recurrir a procesos de fabricación complejos representa un avance significativo.
Más allá de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa, esta tecnología podría aplicarse también al desarrollo de materiales bioactivos, actuadores blandos y otros sistemas inteligentes cuya funcionalidad dependa de una estructura interna diseñada de forma precisa.
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