¿Cáscaras de huevo para crear órganos artificiales? Las cosas más asombrosas que se están estudiando

Las partículas microscópicas de cáscara de huevo incorporadas en hidrogel mejoran la capacidad de las células óseas para endurecerse. (Edwin Aguirre/UM-Lowell)
Las partículas microscópicas de cáscara de huevo incorporadas en hidrogel mejoran la capacidad de las células óseas para endurecerse. (Edwin Aguirre/UM-Lowell)

El cultivo in vitro de órganos tiene un uso potencial enorme: reemplazar, reparar o mejorar tejidos del cuerpo humano que se han dañado por enfermedad, trauma, degeneración o edad. Pero la ingeniería de órganos, se trate de un vaso sanguíneo o un hígado, presenta un mismo problema: cómo hacer que las células que van creciendo se mantengan unidas y formen la estructura tridimensional exacta que se requiere.

Un grupo de investigadores del Instituto Politécnico de Worcester (WPI) de Massachusetts estudió, por ejemplo, una hoja de espinaca como matriz de un sistema vascular humano. Ahora un grupo de ingenieros biomédicos de la Universidad de Massachusetts en Lowell explora "una gama diversa de materiales naturales y creados por el hombre" que podrían servir para crear esas estructuras a las que se pegan las células para fabricar un órgano.

Se trata de materiales que se suelen pasar por alto en los laboratorios de la alta ciencia: tofu, cáscaras de huevo, papel, esponjas, textiles.

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"En el Grupo de Investigación Camci-Unal de UM-Lowell uno de nuestros objetivos es observar los objetos que vemos o tiramos cotidianamente y reimaginar cómo podrían ser útiles para crear en laboratorio tejidos que podrían luego ser transplantados a personas", explicaron en The Conversation las investigadoras Gulden Camci-Unal (profesora de la institución a cargo del grupo multidisciplinario) y Michelle A. Nguyen, quienes pronto publicarán un estudio abarcador sobre el tema.

El equipo de UM-Lowell combina enfoques de química, biología celular, ciencia de los materiales e ingeniería para crear tejidos multicelulares y compartimentados de imitación, que puedan tener aplicación clínica. Entre esos usos el artículo destacó "la endotelización de tejidos cardiovasculares, regeneración de huesos e invasión de tumores".

Las primeras estructuras de papel inspiradas en origami para crear órganos en laboratorio. (Gulden Canci-Unal y equipo)
Las primeras estructuras de papel inspiradas en origami para crear órganos en laboratorio. (Gulden Canci-Unal y equipo)

Su enfoque poco tradicional permitió que materiales ignorados antes como basura, por ejemplo, las cáscaras de huevo, se reaprovecharan "para fabricar matrices de tejidos", es decir, estructuras sólidas porosas que cumplen la función de ser andamiaje para las células. Las sobras de una omelette "promueven el crecimiento de las células óseas y ayudan a que se solidifiquen más velozmente", escribieron  Camci-Unal y Nguyen.

"La cáscara de huevo posee minerales que contienen carbonato, que también está presente en el hueso. Dado que algunos de los componentes de la cáscara de huevo se parecen al hueso, se pueden emplear para crear matrices que reproduzcan la biología de esos tejidos", agregaron. El equipo de UM- Lowell publicó un trabajo sobre el tema en la revista de la Sociedad Real de Química.

Gulden Camci-Unal y otro miembro del laboratorio,  Xinchen Wu, trabajan en las matrices de tejido impresas 3D en papel. (Edwin Aguirre/UM-Lowell)
Gulden Camci-Unal y otro miembro del laboratorio,  Xinchen Wu, trabajan en las matrices de tejido impresas 3D en papel. (Edwin Aguirre/UM-Lowell)

El grupo también emplea materiales "poco tradicionales y económicos" como el papel, sobre el que publicaron otro estudio. "Construimos andamiajes inspirados en el origami para reparar músculo, hueso y cartílago". También partes de plantas, hielo y tofu han mostrado potencial para mejorar el resurgimiento y las funciones de algunos tejidos.

Cumplen diferentes papeles, además: "Algunos de estos materiales incluso ayudan a transportar nutrientes o señales celulares, y otros ayudan a que las células puedan moverse, adherirse, crecer, reproducirse y diferenciarse en distintas células especializadas".

También la esponja natural sirve como andamiaje para la creación de órganos en laboratorio (Gulden Camci-Unal y otros/Scientific Reports)
También la esponja natural sirve como andamiaje para la creación de órganos en laboratorio (Gulden Camci-Unal y otros/Scientific Reports)

Una de las ventajas agregadas del uso de estos materiales es que se pueden modificar biológica, química y físicamente para que luzcan y trabajen como tejidos específicos del cuerpo humano. "El papel, por caso, es flexible; los textiles son porosos y el hollejo de la manzana (el material que queda luego de extraer el jugo) contiene fibras útiles para crear tejido humano", explicaron las investigadoras. "Nos gusta emplear materiales que imiten los tejidos biológicos porque se integran sin problemas con las partes de nuestro cuerpo".

Dado que estos materiales son accesibles, es necesario estudiar sus deficiencias potenciales, en particular su seguridad en el largo plazo y su posibilidad de producción masiva. El primer punto es obvio; el segundo tiene que ver con factores más sociales que biológicos.

Las etapas del proceso de mineralización de las estructuras de papel en la creación de órganos en laboratorio (Gulden Canci-Unal y otros/Scientific Reports)
Las etapas del proceso de mineralización de las estructuras de papel en la creación de órganos en laboratorio (Gulden Canci-Unal y otros/Scientific Reports)

"Para atacar las desigualdades de la salud, los bioingenieros deben considerar las notables diferencias de recursos en regiones subdesarrolladas que podrían no tener instalaciones bien equipadas como las de los Estados Unidos", escribieron Camci-Unal y Nguyen. "Usar materiales poco convencionales que son baratos y accesibles en todas partes aumenta la probabilidad de que estas tecnologías se adopten ampliamente".

Materiales tan cotidianos como una prenda, una manzana o un cubo de hielo pueden ser parte de la revolución de la ingeniería de tejidos: "Podrían ser el molde para una válvula cardíaca, un modelo para estudiar el cáncer o una enfermedad rara, la cobertura de una herida o la estructura para curar un hueso fracturado", ilustraron. "Todavía quedan muchas innovaciones por descubrir, y las posibilidades son infinitas".

También las nervaduras de las hojas de las plantas sirven como matriz vascular en la creación de órganos en laboratorio (Gulden Camci.-Unal y otros/Scientific Reports)
También las nervaduras de las hojas de las plantas sirven como matriz vascular en la creación de órganos en laboratorio (Gulden Camci.-Unal y otros/Scientific Reports)

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