Los llamados polímeros magneto activos están revolucionando los campos de la mecánica de sólidos y de la ciencia de los materiales. Estos compuestos consisten en una matriz polimérica (un elastómero) que contiene partículas magnéticas (de hierro, por ejemplo) que reaccionan mecánicamente y cambian de forma y volumen.

“La idea es que con un campo magnético externo se inducen fuerzas internas en este material de manera que se modifican las propiedades mecánicas, como la rigidez, o incluso se producen cambios en la forma y el volumen que pueden interactuar con ciertos sistemas celulares”, explica el ingeniero Daniel García González de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M).

Se proporciona una guía teórica de polímeros magneto activos que se podrían aplicar para estimular la cicatrización de heridas epiteliales.

García y otros investigadores de esta universidad han desarrollado un modelo que proporciona una guía teórica para sistemas estructurales magneto activos que se podrían aplicar para estimular la cicatrización de heridas epiteliales, según publican en la revista Composites Part B: Engineering.

En concreto, han analizado cómo influyen las propiedades de la matriz y la fracción de las partículas en la respuesta mecánica de los polímeros magneto activos.

Según los autores, si se consigue controlar estos procesos, se podrían desarrollar otras aplicaciones ingenieriles, como robots blandos que podrían interaccionar con el cuerpo o una nueva generación de músculos artificiales.

Para explicar el potencial de esta tecnología, García recurre a este símil: “Imagina una persona que está en la playa y que quiere avanzar rápidamente. La arena del suelo (el entorno mecánico) hace que le cueste un poco más avanzar que si estuviera sobre asfalto o sobre una pista de atletismo. De igual forma, cuando una célula está sobre un sustrato demasiado blando, le va a costar más desplazarse. En cambio, si somos capaces de modificar estos sustratos y crear esta pista de atletismo para las células, vamos a conseguir que todos estos procesos se desarrollen de una forma mucho más eficiente”.

Proyecto 4D-BIOMAP

Dentro del ámbito de los polímeros magnetoactivos, los autores lideran el proyecto europeo 4D-BIOMAP (Biomechanical Stimulation based on 4D Printed Magneto-Active Polymer), que desarrolla metodologías bio-magneto-mecánicas para simular y gobernar procesos como la migración y proliferación celular, la respuesta electrofisiológica del organismo y la evolución de patologías en tejidos blandos, y a más largo plazo, generar músculos artificiales y nano robots para la administración dirigida de medicamentos.

En el marco de un proyecto europeo, se tratará desarrollar a largo plazo una nueva generación de músculos artificiales y nano robots para la administración dirigida de medicamentos.

“La idea global de este proyecto es llegar a influir a nivel celular sobre distintos procesos biológicos (como la cicatrización de las heridas, las sinapsis cerebrales o las respuestas del sistema nervioso), lo que permitirá desarrollar determinadas aplicaciones ingenieriles que nos permitan controlarlos”, explica el responsable de 4D-BIOMAP, Daniel García González de la UC3M.

Este proyecto, financiado con 1,5 millones de euros con la ayuda de una ERC Starting Grant del Consejo Europeo de Investigación, involucra conocimientos de mecánica de sólidos, magnetismo y bioingeniería, además de combinar metodologías computacionales, experimentales y teóricas.

julio 15/2021 (Sinc)

Referencia:

García-González D.: «Influence of elastomeric matrix and particle volume fraction on the mechanical response of magneto-active polymers». Composites Part B: Engineering, 2021.

Los hallazgos se aplican a una enfermedad en la cual las células del epitelio pigmentario de la retina transforman y desarrollan las características de las células más agresivas conocidas como células mesenquimales.

Esta condición puede estar motivada por el envejecimiento, la diabetes o una lesión en el ojo y provoca el desarrollo de membranas fibrosas que se asemejan a las células dañinas que se encuentran en el tejido cicatricial de la retina y pueden provocar desprendimiento de retina.

Los investigadores encontraron que la nicotinamida no solo inhibe estas transformaciones celulares, sino que también puede revertir esa transición celular y retrasar el desarrollo de enfermedades oculares que pueden conducir a la pérdida de visión o ceguera.

Al aplicar la nicotinamida como terapia a células adultas humanas in vitro, los investigadores descubrieron que el derivado de la vitamina B ralentizaba la transformación celular agresiva y podía promover la transición opuesta, del mesenquimal al epitelial, ayudando a preservar la identidad original de la célula.

Este es el primer estudio que muestra cómo la nicotinamida puede inhibir la curación invasiva de heridas, pero también revertir el desarrollo de membranas asociadas con el tejido cicatricial, explica Timothy Blenkinsop, investigador colíder del estudio y profesor asistente de células, desarrollo y Biología Regenerativa en la Escuela de Medicina Icahn en el Mount Sinai.

Este descubrimiento ayuda a evolucionar nuestra comprensión de la cicatrización de heridas, así como la buena inflamación versus la mala inflamación, añade-. La buena inflamación esencialmente empuja al sistema a una respuesta regenerativa, mientras que la mala inflamación puede crear la formación de tejido cicatricial dañino. Este es un momento emocionante para entender cómo esto el compuesto puede usarse para tratar y revertir no solo las enfermedades fibróticas de la retina sino también otras enfermedades.

Los investigadores también identificaron cambios epigenéticos y moleculares que ocurren durante el proceso de transición celular. La terapia con nicotinamida resultó en cambios generalizados en la secuencia de ADN de las células, provocando cambios en más de 40 000 regiones cromosómicas identificadas.

Observaron que la nicotinamida se asoció con una reorganización masiva de los patrones celulares, especialmente con la inducción de elementos potenciadores que conducen al cambio de etapa celular en la retina. Activaba elementos reguladores en las células, incluidos los factores transcripcionales que son reguladores prominentes de la transformación celular.

Sally Temple, investigadora colíder del estudio y directora científica del Instituto de Células Madre Neurales, asegura que el estudio allana el camino para desarrollar nuevas formas de tratamiento para los pacientes.

Ahora conocemos el paisaje epigenético que está asociado con los cambios activados por la nicotinamida, lo que proporciona información más profunda sobre las transformaciones celulares y brinda la oportunidad de explorar una vía para nuevos enfoques terapéuticos para cualquier afección o complicación asociada con la curación de heridas, destaca.

abril 10/2020 (Europa Press) .-Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

La cicatrización es un proceso largo, que se prolonga durante 12-18 meses, en el que precipitarse no ayuda a conseguir los mejores resultados, ha explicado la experta, para comentar los diferentes tipos de cicatrización.

En concreto, la cicatrización normal, que es aplanada, comienza enrojecida y toma posteriormente el color normal de la piel; mientras que la anómala o patológica, cuyo origen puede estar tanto en la forma en la que se originó la herida o su localización, como en una predisposición natural de la piel a este tipo de cicatrización, puede provocar cicatrices hipertróficas, queloideas, atróficas o discrómicas.

También puede suceder que las cicatrices sean dolorosas porque atrapen algún nervio, o bien pueden limitar la movilidad de una articulación porque se hacen retráctiles, ha apostillado la doctora Iglesias, que pertenece al equipo del doctor Antonio de la Fuente.

En este sentido, ha informado de que la hidratación es otra de las medidas para ayudar a la cicatrización, explicando que los apósitos de silicona suelen emplearse desde el cierre cutáneo hasta los ocho meses y que su uso debe ser metódico y prolongado para poder comprobar su eficiencia.

Los masajes y el tratamiento con radiofrecuencia también son útiles en esta fase. Solo pasados los 10 primeros meses, y cuando la cicatriz ha dejado de variar, se pueden empezar a considerar otros tratamientos médicos, ha apostillado.

Tratamientos quirúrgicos y no quirúrgicos

Si una persona decide tratarse la cicatriz, pasado el tiempo señalado, son varios los procedimientos no quirúrgicos que ha recomendado la doctora como, por ejemplo, la inyección intralesional de corticoides, la dermoabrasión, los peelings, el láser en sus distintas variedades, la terapia fotodinámica, la toxina botulínica, el plasma con factores de crecimiento, el imiquimod y productos antiinflamatorios.

Si se da el caso de que, a ojos del paciente, las cicatrices ya maduras siguen siendo poco estéticas, debe valorarse la cirugía sobre las mismas. Al respecto, la especialista ha subrayado la importando de elegir bien el momento, ya que la cicatriz debe estar deshinchada, de coloración normal y blanda, y de que se evalúe el método quirúrgico más adecuado.

Ahora bien, prosigue, si las cicatrices son grandes es necesario planificar una escisión secuencial o bien la cirugía en dos tiempos, usando en el primero un expansor de la piel. Además, si las cicatrices son lineales y atraviesan las arrugas normales de la expresión, deben alargarse, haciéndolas zigzagueantes y menos evidentes.

Finalmente, la doctora Iglesias ha recordado que tras la cirugía se deben seguir los mismos cuidados que al principio, es decir, protección solar, hidratación, masajes, apósitos de silicona y evitar el consumo de tabaco.

diciembre 28/2019 (Europa Press) -).  Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A

Las mallas se usan para ayudar a promover la curación de los tejidos blandos dentro del cuerpo después de una cirugía y son comunes en operaciones como la reparación de hernias, pero conllevan un mayor riesgo de infección ya que las bacterias pueden formar una biopelícula en la superficie de la malla.

Las infecciones de la piel y los tejidos blandos son las infecciones bacterianas más comunes, que representan alrededor del 10 % de los ingresos hospitalarios, y una proporción significativa de estas son infecciones secundarias después de la cirugía.

Actualmente, cualquier infección se trata con antibióticos, pero la aparición de cepas resistentes a los antibióticos, o superbacterias, ha llevado a los científicos a buscar alternativas.

Un equipo internacional de científicos e ingenieros dirigido por el doctor Piergiorgio Gentile, de la Universidad de Newcastle , Reino Unido, y la doctora Elena Mancuso, en la Universidad de Ulster, ha demostrado que es posible crear un nanorevestimiento electrostático en la malla Intercalando ocho nanocapas de miel de Manuka (con una carga negativa) entre ocho capas de un polímero (con una carga positiva), que en el laboratorio inhibe las bacterias durante hasta tres semanas a medida que la miel se libera lentamente.

El doctor Gentile, autor principal e ingeniero biomédico de la Universidad de Newcastle, explica que ‘la malla se implanta dentro del cuerpo para proporcionar estabilidad mientras los tejidos internos sanan pero, desafortunadamente, también proporciona la superficie perfecta para que crezcan las bacterias y una vez que las bacterias forman una biopelícula en la superficie, es muy difícil tratar la infección.

Intercalando la miel en una multicapa sobre la superficie de la malla y liberándola lentamente, el objetivo es inhibir el crecimiento de la bacteria y detener la infección incluso antes de que comience, detalla. Estos resultados son realmente muy emocionantes. La miel se ha utilizado para tratar heridas infectadas durante miles de años, pero esta es la primera vez que se ha demostrado que es efectiva para combatir las infecciones en las células del interior del cuerpo.

Por su parte, la doctora Mancuso, profesora del Centro de Nanotecnología e Bioingeniería Integrada (NIBEC) de la Universidad de Ulster, agrega que, aunque hasta ahora se han investigado numerosos recubrimientos a base de antibióticos, construidos a través de enfoques en capas y destinados al desarrollo de implantes antibacterianos, se ha encontrado que el efecto de los antibióticos puede disminuir con el tiempo, ya que potencialmente se pueden desarrollar bacterias resistentes.

La miel se ha utilizado para tratar heridas infectadas desde la antigüedad y miles de años antes del descubrimiento de bacterias. Se cree que la mayoría de la miel tiene algunas propiedades para matar bacterias porque contiene productos químicos que producen peróxido de hidrógeno.

Sin embargo, en 1991, un estudio de Nueva Zelanda demostró que cuando se elimina el peróxido de hidrógeno de la miel de Manuka, hecha de néctar recolectado por las abejas que se alimentan del árbol silvestre de Manuka, era el único tipo que mantenía su capacidad de matar bacterias. Esto se debe a la presencia de un ingrediente único, ahora identificado como metilglioxal, que tiene propiedades antimicrobianas específicas.

Así, utilizando miel de Manuka de uso médico, el equipo utilizó la tecnología de ensamblaje capa por capa para crear capas alternas de miel cargada negativamente y polímero biocompatible convencional cargado positivamente para modificar la superficie de la membrana electrohilada, cada capa de solo 10-20 nanómetros de espesor.

Probado in vitro en diferentes líneas celulares de tejidos blandos para evaluar su biocompatibilidad, las mallas funcionalizadas fueron expuestas a una variedad de infecciones bacterianas comunes como infecciones por estafilococo resistente a la meticilina (MRSA), Staphylococcus y E. coli.

Demasiada poca miel no será suficiente para combatir la infección, pero demasiada miel puede destruir las células, explica el doctor Gentile. Al crear este sándwich cargado de 16 capas pudimos asegurarnos de que la miel se liberara de forma controlada durante dos o tres semanas, lo que debería dar tiempo a la herida para que se cure sin infección.

La doctora Mancuso agrega que esta investigación ha demostrado la combinación prometedora de un agente antibacteriano derivado de forma natural con un enfoque de nanotecnología, que puede traducirse en el diseño y desarrollo de nuevos dispositivos médicos con funcionalidad avanzada.

diciembre 08/2019 (Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

 Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte NCSU; Estados Unidos y la Universidad Massey , Nueva Zelanda desarrollaron una tecnología de concepto de TDG que se basa en cepas transgénicas de larvas de Lucilia sericata (mosca verde botella) que expresa y secreta un factor de crecimiento-BB derivado de las plaquetas humanas (PDGF-BB) a niveles detectables en la hemolinfa del adulto, el lisado larval completo y las excreciones/secreciones (ES) del gusano, con el potencial de tener utilidad clínica en la curación de heridas.

 Los investigadores realizaron una inserción de transgenes en varias cepas de L. sericata, y ensayaron dos maneras de hacer que los gusanos produjeran y secretaran PDGF-BB cuando son impactados con calor hasta 37 °C; pero aunque el calor hizo que los gusanos produjeran la hormona, no la liberaron. El otro sistema para mediar la expresión PDGF-BB, fue el de criar a los gusanos con una dieta que careciera de tetraciclina, fue más exitosa, logrando niveles altos de factor de crecimiento. El estudio fue publicado el 22 de marzo de 2106, en la revista BMC Biotechnology

 “Vimos esto como un estudio para el desarrollo futuro de cepas de L. sericata diseñadas que expresan una variedad de factores de crecimiento y péptidos antimicrobianos con la meta, a largo plazo, de desarrollar un medio rentable para el tratamiento de las heridas, que podría salvar a las personas de amputaciones y otros efectos nocivos de la diabetes”, dijo el autor principal, el profesor de entomología Max Scott, PhD, de la NCSU. “La mayoría de las personas con diabetes viven en países menos ricos con poco acceso a tratamientos costosos, y la TDG puede ofrecerles una alternativa efectiva y accesible”.

 El PDGF-BB humano es un factor de crecimiento péptido dimérico secretado que estimula la proliferación celular y la supervivencia, promueve la cicatrización de las heridas, y ha sido investigado como un posible tratamiento tópico para las heridas que no sanan. La ingeniería genética ha permitido la expresión y secreción de factores de crecimiento humanos y otras proteínas en insectos transgénicos.

mayo 09/ (Hospimedica)

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