(cienciakanija.com)Regenerar el tejido sano en un hígado canceroso, curar una biopsia y
proporcionar a los soldados heridos en la batalla un tratamiento médico
contra las infecciones están entre la miríada de usos que los
científicos prevén para esta nueva tecnología.

El invento patentado por Joel Schneider, profesor asociado de la UD
de química y bioquímica, y Darrin Pochan, profesor asociado de ciencia
de los materiales, y sus grupos de investigación marcan un gran paso
adelante en el desarrollo de hidrogeles para aplicaciones médicas.

Formular los hidrogeles como vehículos de reparto para las células
extiende los usos de estos polímeros más allá de las lentes de contacto
blandas en un mundo intrigante visto en un tiempo dentro del dominio de
la ciencia ficción, incluyendo huesos crecientes y órganos que
reemplacen a aquellos que están enfermos o heridos.

“Esta es un área que se explotará durante la próxima década”, dijo Pochan.

Los hidrogeles están formados por redes de cadenas de polímeros
superabsorbentes. Aunque no son solubles en agua, pueden absorber gran
cantidad de ella, y su estructura porosa permite a los nutrientes y
células pasar a través de ella.

Schneider y Pochan y sus equipos de investigación se han centrado en
el desarrollo de hidrogeles basados en péptidos que, una vez
implantados en el cuerpo humano, se convertirán en andamios para que
las células crezcan sobre ellos – células como los fibroblastos, que
forman el tejido conectivo, y los osteoblastos, que forman los huesos.

“Son como las barras de refuerzo que se usan cuando construyes algo
de hormigón”, dijo Schneider. “Dan soporte a algo para que se construya
sobre él”.

La base de los hidrogeles de la UD es “MAX1”, un péptido
autoensamblable diseñado hace seis años y nombrado así por el hijo de
Pochan, Max.

Los péptidos son cadenas cortas de aminoácidos, los constituyentes
básicos de las proteínas. Distintos aminoácidos se unen entre sí par
formar cadenas, las cuales se pliegan en formas más compactas con
funciones específicas.

El péptido que Schneider y Pochan y sus equipos de investigación
diseñaron experimenta un “autoensamblado” por disparo, lo que significa
que el péptido se plegará automáticamente en una forma específica en
respuesta a un disparador concreto, o estímulo ambiental, tal como la
exposición a la luz. Tras plegarse, se autoensambla, proporcionando el
hidrogel.

Usando “MAX8”, la octava iteración del péptido original, Lisa
Haines-Butterick, estudiante de doctorado del grupo de Schneider,
imaginó cómo sería encapsular células vivas en el hidrogel y luego
inyectar el hidrogel en lugares secundarios sin dañar las células.

“Aunque actualmente sólo hemos demostrado esta capacidad de nuestro
gel usando modelos simples, prevemos que cuando lo inyectemos en el
cuerpo, las células encapsuladas en el gel pueden propagar su tarea de
reestructurar el tejido”, explicó Schneider.

Los hidrogeles basados en péptidos de la UD muestran varias
características novedosas. No son sólo citocompatibles, lo que
significa que no son tóxicos para las células vivas que han reclutado
para transportar, sino que algunos de los geles son, de forma
inherente, antimicrobianos, acabando con ciertos tipos de bacterias
gram-negativo y gram-positivo, una característica que está explorando
actualmente el equipo de investigación.

Los hidrogeles de la UD también pueden ser liofilizados en polvo y
reconstituidos en una solución para su uso. Pueden inyectarse desde una
jeringuilla, ofreciendo una aproximación mínimamente invasiva al
tratamiento médico, así como un método “a prueba de filtraciones” para
enviar potencialmente a células y medicinas a un órgano herido o
enfermo.

Las colaboraciones con los médicos del Sistema de Atención Sanitaria
Christiana en Newark, Delaware, pueden llevar a futuros desarrollo de
los hidrogeles. Schneider comenzó a trabajar hace poco con el Dr.
Joseph Bennett, cirujano en el Centro para el Cáncer Helen F. Graham
extirpa tumores de hígado.

Tanto Schneider como Pochan atribuyen esta nueva colaboración al
Centro de Investigación del Cáncer Traslacional, una colaboración del
Sistema de Atención Sanitaria Cristiana, el Hospital para Niños A. I.
duPont y la UD, incluyendo el Instituto de Biotecnología de la
Universidad de Delaware. El centro está bajo la dirección de Mary C.
Farach-Carson profesor de ciencias biológicas y ciencias de los
materiales en la UD.

“Ya sabes, el hígado es un órgano sorprendente”, dijo Schneider.
“Tiene la capacidad de regenerarse a sí mismo con bastante facilidad.
Si se pierde casi el 70 por ciento del mismo y se elimina, el 30 por
ciento restante puede volver a crecer, proporcionando un hígado
funcional. Queremos usar hidrogeles para llevar hepatocitos al hígado”,
apunta. “Esto podría usarse para aumentar la función del hígado antes
de una intervención quirúrgica si, por ejemplo, alguien padece
hepatitis, o bebe mucho, factores que normalmente limitarían la
cantidad de hígado canceroso que podría eliminarse”.

Aunque Schneider y Pochan no son Félix y Óscar en “La extraña
pareja”, trabajan en disciplinas científicas muy distintas, y siempre
están gastando bromas.

Ambos científicos llegaron a la facultad de la UD en 1999. Se
encontraron durante la nueva orientación de la facultad en la casa del
presidente, sentados en la misma mesa.

“La casualidad puede en realidad ser tu amiga”, dijo Pochan.

Además de aprender sobre la investigación del otro, Pochan y
Schneider también encontraron que vivieron en el mismo vecindario de
Filadelfia, aunque en distintas épocas (Schneider durante su
investigación de posgraduado en la Universidad de Pennsylvania, y
Pochan durante sus primeros años en la UD), e incluso había tenido
amigos comunes.

“¿Cuáles son las posibilidades?”, dijo Schneider.

Ambos científicos desde entonces han conseguido ganar el prestigioso
premio de la Fundación Nacional de Ciencia, Desarrollo de Carrera
Inicial de la Facultad en 2004 y el Premio al Profesor Joven DuPont
(Pochan en 2002 y Schneider en 2005). Schneider también recibió el
Premio al Joven Estudiante de la Sociedad Francis Alison en 2003, y
Pochan es el galardonado de este año para la Medalla John H. Dillon de
la Sociedad Física Americana.

“La cosa es que, él solía tirar estas cosas”, dijo Pochan, refiriéndose a los hidrogeles y apuntando con el pulgar a Schneider.

“Para la investigación en la que estaba trabajando cuando era
estudiante graduado hace mucho tiempo, lo último que quería hacer era
trabajar con hidrogeles”, explicó Schneider, “por lo que cuando termine
trabajando con ellos, los tiré fuera. Entonces Darrin me dijo, “Sabes,
esas cosas son realmente muy interesantes….”

“Ha sido una colaboración muy exitosa”, añadió Schneider. “Una gran
cantidad de fantásticos estudiantes y otra gente de dentro y fuera del
campus han ayudado la realización de esto”, apunta. “Sin estos
estudiantes y colaboradores, este trabajo sería imposible”.

El estudio más reciente de Schneider y Pochan sobre hidrogeles se publicó el 8 de mayo en la edición impresa de Proceedings of the National Academy of Sciences. Su investigación fue patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencia y el Instituto Nacional de Salud.