14 de mayo de 2018
14.05.2018

Científicos crean células artificiales que actúan como tejidos utilizando rayos láseres

Pueden realizar funciones complejas, pero son difíciles de controlar de forma controlada

14.05.2018 | 22:17
Células conectadas.

En el Imperial College de Londres han utilizado láseres para conectar, organizar y fusionar células artificiales, allanando el camino para redes de células artificiales que actúan como tejidos.

El equipo dice que al alterar las membranas celulares artificiales ahora pueden hacer que las células se adhieran entre sí como "ladrillos pegajosos", lo que les permite organizarse en estructuras completamente nuevas.

Las células biológicas pueden realizar funciones complejas, pero son difíciles de controlar.

Sin embargo, las células artificiales pueden, en principio, hacerse por encargo. Ahora, los investigadores del Imperial College de Londres y la Universidad de Loughborough han demostrado un nuevo nivel de complejidad con las células artificiales al organizarlas en estructuras tisulares básicas con diferentes tipos de conectividad.

Estas estructuras podrían usarse para realizar funciones como iniciar reacciones químicas o mover productos químicos alrededor de redes de células artificiales y biológicas. Esto podría ser útil para llevar a cabo reacciones químicas en volúmenes ultrapequeños, para estudiar los mecanismos a través de los cuales las células se comunican entre sí, y en el desarrollo de una nueva generación de biomateriales inteligentes.

Las células son las unidades básicas de la biología, que son capaces de trabajar juntas como un colectivo cuando se organizan en tejidos. Para hacer esto, las células deben estar conectadas y ser capaces de intercambiar materiales entre sí. El equipo pudo vincular las células artificiales en una gama de nuevas arquitecturas, cuyos resultados se publican en 'Nature Communications'.

Las células artificiales tienen una capa similar a la membrana como caparazón, que los investigadores diseñaron para 'pegarse' entre sí. Para que las células se acerquen lo suficiente, el equipo primero tuvo que manipular las células con "pinzas ópticas" que actúan como mini "rayos tractores" arrastrando y soltando células en cualquier posición. Una vez conectadas de esta manera, las células se pueden mover como una unidad.

El investigador principal, Yuval Elani, becario de investigación de EPSRC del Departamento de Química de Imperial, dijo: "Las membranas celulares artificiales usualmente rebotan unas sobre otras como bolas de goma. Al alterar la biofísica de las membranas de nuestras células, las conseguimos para pegarse uno al otro como ladrillos pegajosos.

"Con esto, pudimos formar redes de células conectadas mediante 'biouniones' --explica--. Al reinsertar componentes biológicos como las proteínas en la membrana, pudimos lograr que las células se comunicaran e intercambiaran material entre sí. Esto imita lo que se ve en la naturaleza , así que es un gran paso adelante en la creación de tejidos celulares artificiales similares a los biológicos".

El equipo también pudo diseñar una "atadura" entre dos células. Aquí las membranas no están pegadas, pero un zarcillo de material de membrana los vincula para que se puedan mover juntos.

Una vez que perfeccionaron el proceso de adhesión celular, el equipo pudo construir arreglos más complejos. Estos incluyen líneas de células, formas bidimensionales como cuadrados y formas tridimensionales como pirámides. Una vez que las células están pegadas, se pueden reordenar y también pueden ser fijadas por el rayo láser como un conjunto.

Finalmente, el equipo también pudo conectar dos celdas y luego fusionarlas en una celda más grande. Esto se logró recubriendo las membranas con nanopartículas de oro. Cuando el rayo láser en el corazón de la tecnología de "pinzas ópticas" se concentró en la unión entre las dos células, las nanopartículas resonaron, rompiendo las membranas en ese punto. La membrana luego se reforma como un todo.

La fusión de las células de esta manera permitió que los químicos que llevaban se mezclaran dentro de la célula nueva y más grande, provocando reacciones químicas. Esto podría ser útil, por ejemplo, para entregar materiales como medicinas en las células, y para cambiar la composición de las células en tiempo real, logrando que adopten nuevas funciones.

El profesor Oscar Ces, también del Departamento de Química de Imperial, dijo en un comunicado: "La conexión de células artificiales es una tecnología valiosa en el conjunto de herramientas más amplio que estamos reuniendo para crear estos sistemas biológicos utilizando enfoques ascendentes. Ahora podemos comenzar a escalar en lo básico las tecnologías de células en redes de escala de tejido más grandes, con control preciso sobre el tipo de arquitectura que creamos".

La investigación es uno de los primeros resultados de FABRICELL, un centro de investigación virtual liderado por el Imperial and Kings College London que reúne a los principales grupos de investigación que trabajan en ciencia celular artificial en Londres.

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