Cómo reparar un corazón roto con mejillones

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Inspirado en la madre naturaleza: los mejillones de mar resisten con facilidad las olas más tormentosas. Se aferran a la superficie con hilos de proteínas. Los investigadores de Empa están utilizando esta propiedad para un nuevo adhesivo tisular para el tratamiento de heridas. 

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 – Si el músculo cardíaco está dañado, reparar el órgano constantemente activo es un desafío. Los investigadores de Empa están desarrollando un nuevo adhesivo tisular inspirado en la naturaleza, que puede reparar lesiones en el tejido muscular. Han aprovechado la increíble capacidad de los mejillones marinos para adherirse a cualquier tipo de superficie.

Cortesía de EMPA por Andrea Six: En las costas barridas por el viento y las olas, se adhieren estoicamente a rocas, barcos y embarcaderos: mejillones de mar. Con súper poderes que hacen que Spiderman se ponga pálido, el pie del mejillón se aferra a la superficie, ya que sus glándulas producen hilos finos que, a diferencia de la seda de araña, permanecen firmes bajo el agua y, sin embargo, son muy elásticos. Dos proteínas, mfp-3 y la particularmente sulfurosa mfp-6, son componentes de esta seda marina. Como proteínas estructurales, son especialmente interesantes para la investigación biomédica debido a sus fascinantes propiedades mecánicas y su biocompatibilidad.

Condiciones desafiantes

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El nuevo biopolímero con proteínas de mejillón exhibe una microestructura fina pero robusta. Microscopía electrónica de barrido, aumento de 1’000 veces, coloreada.

Investigadores del laboratorio «Membranas y Textiles Biomiméticos» de Empa en St. Gallen han utilizado estas propiedades. El equipo de Claudio Toncelli estaba buscando un pegamento de tejido biocompatible que se adhiriera al corazón que latía sin dejar de ser elástico, incluso en las condiciones más difíciles. Después de todo, si el tejido del músculo cardíaco está dañado, por ejemplo, por un ataque cardíaco o un trastorno congénito, las heridas deben poder sanar, aunque el músculo continúe contrayéndose.

«En realidad, el colágeno es una base adecuada para un pegamento para heridas, una proteína que también se encuentra en el tejido conectivo humano y los tendones», dice Toncelli. Por ejemplo, la gelatina consiste en colágeno reticulado que sería muy atractivo para un adhesivo tisular. «La estructura de la gelatina ya se acerca mucho a algunas de las propiedades naturales del tejido conectivo humano», agrega. Sin embargo, el hidrocoloide no es estable a la temperatura corporal, sino que se licua. Entonces, para desarrollar un material adhesivo que pueda conectar de forma segura las áreas heridas en los órganos internos, los investigadores tuvieron que encontrar una manera de incorporar propiedades adicionales en la gelatina.

Bajo presión

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El adhesivo tisular hecho de proteína de mejillón es capaz de adaptarse a las estructuras más finas de superficies complejas, como muestra esta impresión de un molde de fundición en forma de corazón. (de colores)

«El pie musculoso de los mejillones excreta hilos fuertemente adhesivos, con los cuales el mejillón puede adherirse a todo tipo de superficies en el agua», explica Toncelli. En esta seda marina, varias proteínas interactúan estrechamente. Inspirados en la solución de la naturaleza para hacer frente a las fuerzas turbulentas bajo el agua, los investigadores equiparon los biopolímeros de gelatina con unidades químicas funcionales similares a las de las proteínas de seda marina mfp-3 y mfp-6. Tan pronto como el gel de gelatina de seda marina hace contacto con el tejido, las proteínas estructurales se entrecruzan entre sí y aseguran una conexión estable entre las superficies de la herida.

Los investigadores ya han investigado qué tan bien se adhiere realmente el nuevo hidrogel en experimentos de laboratorio que generalmente se usan para definir estándares técnicos para la llamada resistencia al estallido. «El adhesivo tisular puede resistir una presión equivalente a la presión sanguínea humana», dice el investigador de Empa Kongchang Wei. Los científicos también pudieron confirmar la excelente compatibilidad tisular del nuevo adhesivo en experimentos de cultivo celular. Ahora están tratando de avanzar en la aplicación clínica del «pegamento para mejillones».

 

Más información

Dr. Claudio Toncelli                                                                Dr. Luciano Boesel

Membranas y Textiles Biomiméticos                                  Membranas y Textiles Biomiméticos

Teléfono +41 58765 72 15                                                      Teléfono +41 58765 7393

claudio.toncelli@empa.ch                                                      Luciano.Boesel@empa.ch

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