Barcelona.- Un equipo de científicos ha desarrollado una estrategia pionera para «programar» los cambios de forma de los tejidos biológicos, controlando la orientación de sus células mediante patrones químicos, un hallazgo que amplía las fronteras de la medicina regenerativa, el diseño de materiales vivos inteligentes y la robótica biohíbrida.
Los resultados forman parte de un estudio publicado este jueves en la revista Science y liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE).
Los tejidos vivos formados por células alargadas tienden a autoorganizarse y generar dominios donde todas las células están orientadas en la misma dirección, fenómeno llamado orden nemático.
En ocasiones, este orden puede romperse en puntos concretos, conocidos como defectos topológicos, que actúan como puntos de concentración de fuerza capaces de modular el tejido.
Los científicos utilizaron micropatrones químicos para «dibujar» líneas de proteínas en las superficies planas a las que se adhieren las células, creando así un «mapa» personalizado de orientaciones celulares.
«La clave es que podemos decidir dónde estarán esos defectos y, por tanto, dónde se generarán las fuerzas dentro del tejido», explica el investigador del IBEC y primer autor del estudio, Pau Guillamat.
Para demostrarlo, el equipo liberó el tejido de su soporte físico, permitiendo que la tensión interna acumulada transformara la sábana plana en una estructura tridimensional programada.
«Es como una lámina elástica tensada y fijada en el entorno: mientras está sujeta no se deforma, pero cuando se suelta adopta una nueva geometría determinada por las tensiones internas», afirma Guillamat.
Mediante el uso de modelos computacionales, los investigadores pudieron predecir con precisión la forma final del tejido, estableciendo una relación cuantitativa entre el patrón de las células y su curvatura.
«Estamos demostrando que podemos diseñar la forma que adoptará un tejido vivo controlando únicamente cómo se orientan sus células», destaca el profesor ICREA del IBEC y co-líder de la investigación, Xavier Trepat.
El estudio indica que la tecnología de «tejidos programables» abre la puerta a fabricar órganos artificiales sin necesidad de moldes externos y a desarrollar materiales vivos capaces de responder inteligentemente a su entorno.
Además de sus aplicaciones en ingeniería, el método es una nueva herramienta para comprender procesos biológicos fundamentales como la formación de órganos durante el desarrollo embrionario o la expansión de tejidos tumorales.
