p (PhysOrg.com) - Uma grande questão na medicina regenerativa é como fornecer células-tronco de maneira mais eficaz - bem como outras células benéficas, proteínas e moléculas grandes - para tecidos danificados, como a medula espinhal, coração e cérebro. p Uma equipe da Northwestern University é a primeira a demonstrar um método que entrega células no mesmo alinhamento das células encontradas nesses tecidos, que poderia impulsionar um novo crescimento e cura. As descobertas foram publicadas como matéria de capa na edição de julho da revista. Materiais da Natureza .

p No estudo, os pesquisadores produziram "cordões" de gel de um centímetro de comprimento de nanofibras alinhadas contendo células vivas alinhadas de forma linear. Essas cadeias de células, que são flexíveis, biodegradável e pode ser feito em diferentes comprimentos e larguras, pode ser colocado cirurgicamente em tecido danificado, onde eles iriam aderir naturalmente.

p "Descobrimos como alinhar filamentos em nanoescala com a mão humana em longas distâncias, produzindo um andaime que podemos preencher com células, proteínas ou outras moléculas grandes, "disse Samuel I. Stupp, o autor sênior do artigo, Professor de Química do Conselho de Curadores, Ciência e Engenharia de Materiais, e medicina, e diretor do Instituto de BioNanotecnologia em Medicina (IBNAM).

p As células, proteínas ou outras moléculas se movem através do barbante em forma de macarrão, paralelo às paredes da corda e muito parecido com veículos em uma rodovia, e difunda as pontas para o tecido. "É uma entrega altamente direcional, o que aumenta as chances de regeneração bem-sucedida, "Stupp disse." Estamos combinando a morfologia dos tecidos naturais. "

p O método já se mostrou promissor na aceleração da regeneração de tecidos. Um estudo recente, liderado por Carol Podlasek, professor assistente de urologia na Feinberg School of Medicine da Northwestern, mostraram que um nervo crítico frequentemente danificado durante uma cirurgia de próstata para remover uma glândula cancerosa se regenera mais rapidamente quando uma proteína especial é fornecida ao nervo por meio do gel de macarrão de Stupp.

p Stupp está colaborando com outros pesquisadores em estudos que usam o gel de macarrão para entrega de células-tronco. Um projeto com H. Georg Kuhn do Center for Brain Repair em Gotemburgo, Suécia, vai se concentrar no uso de estruturas alinhadas como estradas para desviar as células-tronco de uma parte do cérebro onde são abundantes para outras onde podem ser necessárias para curar doenças, como a doença de Parkinson. Stupp e John A. Kessler, o professor Ken e Ruth Davee de Biologia de Células-Tronco em Feinberg, estão explorando o uso de formas bioativas de gel de macarrão como estratégia para reverter a paralisia em lesões crônicas da medula espinhal.

p Para criar o gel de macarrão, Stupp e sua equipe começam com agregados de moléculas anfifílicas peptídicas especialmente projetadas na água. O aquecimento da solução faz com que surjam em folhas planas bidimensionais suspensas em água. Quando resfriado, as folhas se quebram espontaneamente em feixes de fibras, formando irreversivelmente um cristal líquido incomum. Os pesquisadores então misturam as células no cristal líquido e, usando uma pipeta, Passe o líquido com a mão sobre uma solução de sal. O líquido gelifica imediatamente; o resultado é um barbante em forma de pedaço de espaguete cozido e composto de nanofibras alinhadas com enormes populações de células encapsuladas.

p Como parte do estudo, os pesquisadores encapsularam as células cardíacas em um barbante semelhante a um macarrão e mediram os sinais elétricos. Os sinais fluíram de uma extremidade da corda para a outra em milissegundos - como um fio, mas de células, não metal. Isso demonstra o potencial do gel de nanofibra alinhado para ser usado na transmissão de sinais de longo alcance nos principais órgãos do corpo.

p Este novo método é menos prejudicial para as células vivas do que os métodos existentes para criar fibras alinhadas em longas distâncias, que normalmente dependem de forças elétricas ou mecânicas.

p A força suave de uma mão humana arrastando o cristal líquido por uma superfície alinha as fibras em uma direção; uma solução de sal pode congelar instantaneamente o alinhamento antes que a desordem se instale. Stupp e co-autora Monica Olvera de la Cruz, um advogado Taylor Professor e professor de ciência de materiais e engenharia na McCormick School of Engineering e Applied Science da Northwestern, acreditam que o cristal líquido incomum se forma como resultado de um fenômeno que eles descrevem como "instabilidade de Rayleigh bidimensional". O alinhamento fácil de filamentos em nanoescala também pode ser usado para alinhar os nanotubos de carbono, conforme demonstrado no estudo, ou outras estruturas condutoras de interesse em aplicações eletrônicas não biológicas.