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El nuevo material bioinspired del gel podía ayudar a reparar los dientes y el hueso dañados

Una broca de la presión de nuevo encogerse, esponja-como el gel es toda lo que toma para girar las células no especializadas trasplantadas en las células que colocan los minerales y comienzan a formar los dientes.

El material bioinspired del gel podría reparación de la ayuda día o reemplazar dañó órganos, tales como dientes y hueso, y posiblemente otros órganos también, científicos del instituto de Wyss para la ingeniería biológico inspirada en la Universidad de Harvard, la escuela de Harvard de la ingeniería y de las ciencias aplicadas (MARES), y el parte del hospital de niños de Boston recientemente en materiales avanzados.

Los “ingenieros del tejido han aumentado de largo la idea de usar los materiales sintetizados para imitar la potencia inductiva del embrión,” dijo a Don Ingber, M.D., Ph.D., fundando el director del instituto de Wyss, el profesor de Judah Folkman de la biología vascular en la Facultad de Medicina de Harvard, el profesor de la bioingeniería en los MARES, y al autor mayor del estudio. “Nos excitan sobre este trabajo porque muestra que es realmente posible.”

Los tejidos embrionarios tienen la potencia de impulsar las células y los tejidos para especializar y para formar órganos. Para hacer eso, emplean las biomoléculas llamadas los factores de incremento para estimular incremento; substancias químicas gen-que activan que hacen las células especializarse, y fuerzas mecánicas que modulan reacciones de la célula a estos otros factores.

Pero los ingenieros del tejido que quieren construir órganos en el laboratorio han empleado hasta ahora solamente dos de las tres estrategias - factores de incremento y substancias químicas gen-que activaban. Quizás como consecuencia, todavía no han tenido éxito en producir tejidos tridimensionales complejos.

Hace unos años, Ingber y Tadanori Mammoto, M.D., Ph.D., instructor en cirugía en el hospital de niños de Boston y Facultad de Medicina de Harvard, investigaron un proceso llamado la condensación mesenquimal que los embriones utilizan para comenzar a formar una variedad de órganos, incluyendo los dientes, el cartílago, el hueso, el músculo, el tendón, y el riñón.

En la condensación mesenquimal, dos capas de tejido adyacentes - células flojo cargadas del conectivo-tejido llamó mesenchyme y hoja-como tejido llamó un epitelio que las tapas él - intercambian señales bioquímicas. Esta cantina hace las células mesenquimales exprimirse apretado en un pequeño nudo directamente abajo de donde el nuevo órgano formará.

Examinando los tejidos aislados de las bocas de ratones embrionarios, Mammoto e Ingber mostraron que cuando las células mesenquimales comprimidas giran los genes que los estimulan para generar los dientes enteros integrados por tejidos mineralizados, incluyendo el esmalte dental y la esmalte.

Inspirado por este mecanismo de inducción, Ingber y Basma embrionarios Hashmi, candidato del Ph.D. en los MARES que es el autor importante del papel actual, establecidos para desarrollar una manera de dirigir los dientes artificiales creando un material tejido-cómodo que logra la misma meta. Específicamente, quisieron un poroso esponja-como el gel inducese que se podría impregnar con las células mesenquimales, después, cuando estaba implantado en la carrocería, que se encoja en 3D para condensar físicamente las células dentro de él.

Para desarrollar tal material, Ingber y Hashmi combinaron hacia arriba con los investigadores llevados por Juana Aizenberg, Ph.D., miembro del profesorado de la base del instituto de Wyss que lleva la plataforma adaptante de las tecnologías de los materiales del instituto. Aizenberg es el profesor de Amy Smith Berylson de la ciencia material en los MARES y profesor de la química y de la biología de la substancia química en la Universidad de Harvard.

Químicamente modificaron un polímero gelificador especial llamado PNIPAAm que los científicos entregaban las drogas a los tejidos de la carrocería. Los geles de PNIPAAm tienen una propiedad inusual: contratan precipitadamente cuando se calientan.

Pero hacen esto en una temperatura tibio, mientras que los investigadores quisieran que se encogieran específicamente en 37-C - temperatura del cuerpo - de modo que exprimieran sus contenidos tan pronto como fueran inyectados en la carrocería. Hashmi trabajó con Lauren Zarzar, Ph.D., estudiante de tercer ciclo anterior de los MARES que ahora es un socio postdoctoral en Massachusetts Institute of Technology, para más que un año, PNIPAAm de modificación y prueba de los materiales resultantes. Final, desarrollaron un polímero que forma un gel tejido-cómodo con dos propiedades dominantes: las células adhieren a él, y comprime precipitadamente cuando está calentado a la temperatura del cuerpo.

Como prueba inicial, Hashmi implantó las células mesenquimales en el gel y las calentó en el laboratorio. En efecto, cuando la temperatura alcanzó 37-C, el gel se encogió en el plazo de 15 minutos, haciendo las células dentro del gel reunir, encogimiento, y carga apretado junto.

“La razón que es fresca es que las células están activas,” Hashmi dijo. “Generalmente cuando suceso ésta, las células son muertas o de muertes.”

No sólo estaban activas -- activaron tres genes que impulsan la formación del diente.

Para ver si el gel que encoge también trabajó su magia en la carrocería, Hashmi trabajó con Mammoto para cargar las células mesenquimales en el gel, después implanta el gel debajo de la cápsula del riñón del ratón - un tejido que se suministra bien sangre y de uso frecuente para los experimentos del trasplante.

Las células implantadas no sólo expresaron genes del diente-revelado - colocaron el calcio y los minerales, apenas como las células mesenquimales hacen en la carrocería mientras que comienzan a formar los dientes.

“Estaban en manera del diente-revelado de la máxima velocidad,” Hashmi dijo.

En el embrión, las células mesenquimales no pueden construir los dientes solamente - necesitan ser combinadas con las células que forman el epitelio. En el futuro, los científicos proyectan probar si el gel que encoge puede estimular ambos tejidos para generar un diente funcional entero.