Fraldas de bebê, lentes de contato e sobremesa de gelatina. Embora aparentemente não relacionado, esses itens têm uma coisa em comum - eles são feitos de substâncias altamente absorventes chamadas hidrogéis, que têm aplicações versáteis. Recentemente, um tipo de hidrogel biodegradável, chamada de hidrogel de partícula recozida microporosa (MAP), ganhou muita atenção por seu potencial de entregar células-tronco para o reparo de tecidos corporais. Mas atualmente não está claro como esses materiais gelatinosos afetam o crescimento de sua preciosa carga celular, limitando assim seu uso na medicina regenerativa.

Em um novo estudo publicado na edição de novembro da Acta Biomaterialia , pesquisadores da Texas A&M University mostraram que os hidrogéis MAP, programado para biodegradar em um ritmo ideal, criar um ambiente fértil para as células-tronco ósseas prosperarem e proliferarem vigorosamente. Eles descobriram que o espaço criado pelo murchamento dos hidrogéis MAP cria espaço para o crescimento das células-tronco, espalhar e formar redes celulares complexas.

"Nossa pesquisa agora mostra que as células-tronco florescem em hidrogéis MAP degradantes; elas também remodelam seu ambiente local para melhor atender às suas necessidades, "disse o Dr. Daniel Alge, professor assistente do Departamento de Engenharia Biomédica. "Esses resultados têm implicações importantes para o desenvolvimento de sistemas de entrega baseados em hidrogel MAP, particularmente para a medicina regenerativa, onde queremos entregar células que irão substituir os tecidos danificados por novos e saudáveis. "

Os hidrogéis MAP são uma nova geração de hidrogéis injetáveis. Esses materiais macios são cadeias interconectadas de contas extremamente pequenas feitas de polietilenoglicol, um polímero sintético. Embora as micropérolas não possam se agarrar às células, eles podem ser projetados para apresentar proteínas de ligação celular que podem então se ligar a moléculas receptoras na superfície das células-tronco.

Depois de fixadas nas microesferas, as células-tronco usam o espaço entre as esferas para crescer e se transformar em células especializadas, como células ósseas ou da pele. E entao, quando há uma lesão, Os hidrogéis MAP podem ser usados ​​para fornecer essas novas células para ajudar na regeneração dos tecidos.

Contudo, a saúde e o comportamento das células-tronco dentro do ambiente de hidrogel MAP nunca foram totalmente estudados.

"Os hidrogéis MAP têm propriedades mecânicas e biocompatíveis superiores, então, em princípio, eles são uma ótima plataforma para crescer e manter células-tronco, "disse Alge." Mas as pessoas na área realmente não têm uma boa compreensão de como as células-tronco se comportam nesses materiais. "

Para resolver esta questão, os pesquisadores estudaram o crescimento, propagação e função das células-tronco ósseas em hidrogéis MAP. Alge e sua equipe usaram três amostras de hidrogéis MAP que diferiam apenas na velocidade com que se degradavam, isso é, seja lento, rápido ou não.

Primeiro, para que as células-tronco se liguem aos hidrogéis MAP, os pesquisadores decoraram os hidrogéis MAP com um tipo de proteína de ligação celular. Eles então rastrearam as células-tronco conforme elas cresciam, usando um sistema de alta resolução, microscópio fluorescente. Os pesquisadores também repetiram o mesmo experimento usando outra proteína de ligação celular para investigar se as proteínas de ligação celular também afetaram o desenvolvimento das células-tronco dentro dos hidrogéis.

Para sua surpresa, A equipe de Alge descobriu que para ambos os tipos de proteínas de ligação celular, os hidrogéis MAP que se degradaram mais rapidamente tiveram a maior população de células-tronco. Além disso, as células estavam mudando a forma do hidrogel MAP à medida que se espalhavam e conquistavam mais território.

"No hidrogel MAP intacto, ainda podíamos ver as microesferas esféricas e o material não estava danificado, "disse Alge." Em contraste, as células formavam sulcos e sulcos nos hidrogéis MAP em degradação, remodelando dinamicamente seu ambiente. "

Os pesquisadores também descobriram que, à medida que as células-tronco cresciam, a quantidade de proteínas ósseas produzidas pelas células-tronco em crescimento dependia de qual proteína de ligação celular foi inicialmente usada no hidrogel MAP.

Alge observou que a percepção obtida por meio do estudo informará muito a pesquisa e o desenvolvimento de hidrogéis MAP para terapias com células-tronco.

"Embora a degradabilidade do hidrogel MAP afete profundamente o crescimento das células-tronco, descobrimos que a interação entre as proteínas de ligação celular e a degradação também é importante, "ele disse." Como nós, como um campo, dar passos largos no desenvolvimento de novos hidrogéis MAP para engenharia de tecidos, devemos olhar para os efeitos da degradabilidade e das proteínas de ligação celular para melhor utilizar esses materiais para a medicina regenerativa. "