Un descubrimiento realizado por investigadores de la Universidad de Sydney podría respaldar una nueva clase de dispositivos implantables que proporcionan señales biológicas al tejido circundante para una mejor integración con el cuerpo y reducir el riesgo de infección.
La medicina moderna depende cada vez más de dispositivos biomédicos implantables, pero su efectividad a menudo es limitada debido a la integración fallida con el tejido del huésped o el desarrollo de infecciones que no se pueden tratar, lo que requiere el reemplazo del dispositivo a través de una cirugía de revisión.
El equipo del Laboratorio de Física Aplicada e Ingeniería de Superficies de Plasma ha desarrollado técnicas prácticas para guiar y unir péptidos a las superficies; las simulaciones por computadora y los experimentos demostraron el control de la orientación de los péptidos y la concentración de la superficie, que se puede lograr aplicando un campo eléctrico como eseentregado por una pequeña batería de tamaño doméstico.
Los hallazgos se publican hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
Marcela Bilek, autora y profesora de Física Aplicada e Ingeniería de Superficies, dijo que los recubrimientos de biomateriales pueden enmascarar los dispositivos implantados e imitar el tejido circundante.
"El santo grial es una superficie que interactúa de manera fluida y natural con el tejido huésped a través de la señalización biomolecular", dijo el profesor Bilek, miembro del Instituto Nano de la Universidad de Sydney y del Centro Charles Perkins.
Para lograr esto, se requiere una fijación robusta de moléculas biológicas a la superficie del biodispositivo, como lo permiten los procesos únicos de modificación de la superficie desarrollados por el profesor Bilek.
"Aunque las proteínas se han utilizado con éxito en varias aplicaciones, no siempre sobreviven a los tratamientos de esterilización severos, e introducen el riesgo de transferencia de patógenos debido a su producción en microorganismos", dijo el profesor Bilek.
El profesor Bilek, junto con el Dr. Behnam Akhavan de la Escuela de Ingeniería Aeroespacial, Mecánica y Mecatrónica y la Escuela de Física y autor principal candidato a doctorado, Lewis Martin de la Escuela de Física, están explorando el uso de segmentos cortos de proteínas llamadospéptidos que, cuando están diseñados estratégicamente, pueden recapitular la función de la proteína.
El Sr. Martin dijo que el equipo pudo ajustar la orientación de biomoléculas extremadamente pequeñas de menos de 10 nanómetros de tamaño en la superficie ". Usamos equipos especializados para realizar los experimentos, pero cualquiera que use un campo podría aplicar los campos eléctricoskit de electrónica para el hogar ", dijo.
El Dr. Akhavan dijo que suponiendo que el apoyo de la industria y la financiación de los ensayos clínicos, los pacientes podrían tener implantes mejorados en cinco años.
"La aplicación de nuestro enfoque abarca desde implantes óseos hasta stents cardiovasculares y vasos sanguíneos artificiales", dijo el Dr. Akhavan.
"Para los dispositivos implantables óseos, por ejemplo, estas superficies biocompatibles modernas beneficiarán directamente a los pacientes que sufren fracturas óseas, osteoporosis y cáncer óseo".
Debido a su pequeño tamaño, los péptidos pueden producirse sintéticamente y son resistentes durante la esterilización. La principal dificultad en el uso de péptidos es garantizar que estén unidos a densidades apropiadas y en orientaciones que expongan efectivamente sus sitios activos.
Utilizando los campos eléctricos aplicados y la química del tampón, los investigadores descubrieron varias palancas nuevas que controlan la unión del péptido. La separación de carga en los péptidos crea momentos dipolares permanentes que pueden alinearse con un campo eléctrico para proporcionar una orientación óptima de las moléculas y la cantidad de péptido inmovilizadotambién puede ser sintonizado por las interacciones electrostáticas cuando los péptidos tienen una carga general.
El documento dice que este conocimiento se está utilizando para diseñar estrategias para crear una nueva generación de biomoléculas sintéticas.
"Nuestros hallazgos arrojan luz sobre los mecanismos de inmovilización de biomoléculas que son extremadamente importantes para el diseño de péptidos sintéticos y la biofuncionalización de materiales implantables avanzados", señala el documento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Sydney . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :