Investigadores de la UNC proponen reemplazar tejido humano dañado con membranas de vegetales
Un equipo del departamento de Química Orgánica y Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) estudia hace tiempo el uso de tejidos vegetales para reemplazar tejidos humanos lesionados. El proyecto obtuvo el segundo lugar en la categoría “Investigación aplicada” del certamen UNC Innova 2024, organizada por la Secretaría de Innovación y Vinculación Tecnológica de la casa de estudios.
La motivación de este trabajo proviene de la alta demanda de órganos y tejidos para trasplantes, la cual excede ampliamente su disponibilidad. Según datos del Sistema Nacional de Información de Procuración y Trasplante de Argentina, dependiente del Incucai, al 10 de julio de 2024 había 9.978 personas en lista de espera de donantes, de las cuales 2.865 necesitan específicamente tejidos.
Hasta el momento, los avances en ingeniería de tejidos permitieron desarrollar tejidos naturales y de síntesis, pero todavía presentan problemas que demoran su aplicación clínica como la correcta entrega de nutrientes y la difusión de oxígeno. Por su parte, las alternativas de origen animal, presentan disponibilidad limitada, costo elevado y potencialmente pueden transmitir enfermedades o provocar reacciones inmunológicas.
En tanto, las investigaciones demuestran que la matriz extracelular de tallos, hojas e incluso frutos podría ser aprovechada para suplantar desde tendones hasta tejidos blandos del cuerpo ya que sus propiedades y biocompatibilidad hace que las estructuras vegetales sean óptimas para su uso como alternativa a los tejidos de origen animal.
Si bien restan años de investigación para su aplicación clínica, las pruebas de laboratorio son promisorias.
De qué se trata
Este panorama es lo que impulsó al equipo de investigación conducido por Nancy Salvatierra a desarrollar su innvoación. De acuerdo con lo publicado en el portal Unciencia este proyecto se basa en extraer, mediante una combinación de agentes químicos, el “relleno” de las hojas (es decir, todas sus células vegetales internas) hasta quedarse sólo con el “envase” que sería la membrana extracelular traslúcida que funciona como soporte natural.
El proceso sigue un extenso protocolo y demanda varios días de trabajo, tras los cuales la matriz queda lista para ser “sembrada” con células humanas e implantada en la zona afectada para que inicie la regeneración del tejido afectado.
Esto es posible gracias a que el tejido humano y el vegetal poseen una red vascular ramificada similar y sus estructuras anatómicas comparten ciertas propiedades mecánicas. En las plantas, además, lo más abundante en las paredes de la matriz es la celulosa, un componente biocompatible que promueve la cicatrización de heridas, así como la proliferación celular.
Esas características posibilitan que tallos, hojas o frutos puedan ser usados para suplantar desde componentes rígidos y resistentes, como tendones y tejido óseo, hasta otros más flexibles y maleables, como los tejidos blandos del cuerpo humano.
Cómo se producen
El desarrollo técnicamente se denomina “andamios tridimensionales de origen vegetal” y para su fabricación se utilizan hojas de espinaca. Para obtener el andamio, primero es necesario remover las ceras cuticulares; es decir, permeabilizar la hoja, lo que se logra con solventes orgánicos.
Luego, para liberar todo el contenido celular sin afectar la morfología y la vascularización del tejido vegetal, el equipo aplica una metodología de diseño propio combina diferentes agentes químicos como detergentes y soluciones blanqueadoras y también solventes orgánicos.
Su técnica permite mantener la microarquitectura interna sin alteraciones. Además, el ADN residual se ubica dentro de los valores admitidos para no inducir reacciones de inmunogenicidad futuras en el organismo receptor.
A través de diferentes pasos, las hojas de espinaca son colocadas en diferentes medios para ir removiendo progresivamente todos sus componentes celulares. Luego se las enjuaga y posteriormente se las desinfecta.
A ese proceso le siguen estudios de caracterización de los andamios descelularizados obtenidos. Uno de ellos analiza el trabajo mecánico, por ejemplo, de tracción: se le aplica una fuerza y se establece cuánta resistencia opone. Esto es fundamental para establecer, según su resistencia y su comportamiento, qué tipo de tejido u órgano humano podría reemplazar.
También se efectúan estudios biocompatibilidad in vitro e in vivo según estándares internacionales. Los resultados, en todos los casos, fueron negativos.
En los cultivos celulares, además, no detectaron riesgos de citotoxicidad. Y las evaluaciones biológicas in vivo revelaron que los andamios no produjeron alteración a nivel cutáneo.
Durante la implantación en roedores, la biodegradabilidad fue completa en los tiempos ensayados.
Aportes del proyecto
Por el origen biológico de los insumos, la solución propuesta habilitaría el desarrollo de los andamios mediante tecnología verde. Permitiría, a un menor costo de producción, contar con un volumen mayor de masa de tejido vascularizado, con el consecuente impacto en los sistemas de salud.
La metodología para la generación de estos andamios tridimensionales de origen vegetal y los protocolos desarrollados por el equipo de Salvatierra son resultado de la investigación realizada en el marco de dos trabajos finales de estudiantes de Ingeniería Biomédica, la carrera que dictan conjuntamente las facultades de Ciencias Médicas y de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, ambas de la UNC.
Debido al extenso volumen de resultados obtenidos, el equipo analiza actualmente la mejor estrategia para su publicación científica, la que estiman poder difundir en los próximos meses.
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