Las células madre mesenquimales tienen un gran potencial en medicina regenerativa, ya que pueden autorenovarse y diferenciarse en múltiples tipos celulares, lo que las hace ideales para reparar tejidos dañados en enfermedades como la osteoartritis o lesiones musculares.
Sin embargo, uno de los mayores obstáculos en su aplicación clínica es su baja supervivencia tras el trasplante, debido a ataques del sistema inmunológico y la falta de estímulos adecuados para su integración en el tejido receptor.
En ese contexto, un equipo de científicos de la Universidad Técnica de Múnich ha desarrollado una cámara de presión impresa en 3D con un sistema de actuación neumática que permite aplicar estímulos mecánicos precisos sobre células madre encapsuladas en microgeles porosos que las protegen del sistema inmune y, al mismo tiempo, les permite recibir estímulos mecánicos que favorecen su diferenciación y función regenerativa; estos microgeles, además, pueden modificarse agregando biomoléculas que favorecen la adhesión celular o factores de crecimiento para estimular la regeneración de tejidos específicos.
El sistema fue denominado 3D-PRESS (3D-Printed Pressure Chamber for Encapsulated Single-Cell Stimulation), y permite aplicar presión controlada hasta 400 kPa simulando las condiciones mecánicas que las células experimentarían en un entorno biológico real.
El diseño es transparente y biocompatible para facilitar la observación en tiempo real de cómo las células responden a la presión, y permite estimulación continua durante horas o días, lo que permite evaluar tanto efectos inmediatos como cambios a largo plazo en la mecanotransducción celular
Este dispositivo podría producir grandes cantidades de células precondicionadas listas para su uso en medicina personalizada, reduciendo los tiempos y costos de los tratamientos basados en células madre.
Los investigadores están expandiendo el 3D-PRESS para trabajar con células madre pluripotentes humanas, un tipo de célula altamente versátil que puede convertirse en cualquier tejido del cuerpo. Esto permitiría generar una mayor variedad de tipos celulares, lo que facilitará su aplicación en terapias avanzadas como la regeneración de tejidos neuronales, musculares o cardíacos. También se está escalando la plataforma para abarcar millones de células, un requisito fundamental para su uso en trasplantes y terapias celulares en pacientes.
Los investigadores anticipan que el 3D-PRESS podría estar listo para aplicaciones clínicas en los próximos cinco años, tras realizar pruebas con diferentes tipos celulares y optimizar su escalabilidad.
Por: Cipactli Vargas
Fuentes:
Small Methods | Wiley Online Library
Mechanoactivation of Single Stem Cells in Microgels Using a 3D‐Printed Stimulation Device
Advanced Science News
3D microgel device puts stem cells under pressure
