Los bioingenieros de UCLA han demostrado que un material similar a un gel que contiene pequeñas partículas magnéticas podría usarse para controlar el dolor crónico por enfermedad o lesión. En términos generales, el estudio demuestra el uso prometedor de fuerzas biomecánicas que empujan y tiran de las células para tratar la enfermedad.
"Gran parte de la medicina moderna se centra en el uso de productos farmacéuticos para realizar cambios químicos o moleculares dentro del cuerpo para tratar enfermedades", dijo Dino Di Carlo, profesor de bioingeniería de la UCLA y el investigador principal del estudio. "Sin embargo, los recientes avances en elEl control de las fuerzas a pequeña escala ha abierto una nueva idea de tratamiento: usar la fuerza física para impulsar cambios útiles dentro de las células. Hay un largo camino por recorrer, pero este trabajo inicial muestra que este camino hacia los llamados 'mecanoquímicos' es ununo prometedor "
Los investigadores utilizaron pequeñas partículas magnéticas dentro de un gel para controlar las proteínas celulares que responden a la estimulación mecánica y que controlan el flujo de ciertos iones. Estas proteínas están en la membrana celular y juegan un papel en las sensaciones del tacto y el dolor.estudio fue publicado en Advanced Materials.
"Nuestros resultados muestran que al explotar la 'homeostasis de la red neuronal', que es la idea de devolver un sistema biológico a un estado estable, es posible disminuir las señales de dolor a través del sistema nervioso", dijo Andy Kah Ping Tay,un graduado doctoral reciente de la UCLA que fue el autor principal del estudio. "En última instancia, esto podría conducir a nuevas formas de proporcionar alivio terapéutico del dolor".
Para hacer el gel magnetizado, comenzaron con un polímero, ácido hialurónico, un material similar al gel que se encuentra naturalmente en la médula espinal y el cerebro, que ayuda a proporcionar soporte estructural a las células en esas partes del cuerpo. El material también esproducido artificialmente y utilizado en cosméticos y productos de belleza como relleno y barrera contra la humedad.
Los investigadores colocaron pequeñas partículas magnéticas en el gel biocompatible. Luego, crecieron un tipo de célula neural primaria - neuronas del ganglio de la raíz dorsal - en el gel.
En pruebas de laboratorio, aplicaron un campo magnético para generar una fuerza de "atracción" sobre las partículas, que se transmitió a través del gel a las células incrustadas.
Los investigadores encontraron que las fuerzas mecánicas inducidas magnéticamente condujeron a un aumento de los iones de calcio en las neuronas. Esta entrada de iones indica que las neuronas respondieron a las fuerzas. Al aumentar la fuerza de manera constante con el tiempo, los investigadores descubrieron que las neuronas se adaptabana la estimulación continua reduciendo las señales de dolor.
En el estudio, el equipo sugirió que el gel magnético podría adaptarse con diferentes biomateriales para terapias para trastornos cardíacos y musculares. Estos tipos de biomateriales también podrían usarse en estudios científicos para emular conmociones cerebrales u otros eventos traumáticos donde las células del cuerposon impactados por fuerzas físicas significativas.
Tay actualmente es becario postdoctoral en la Universidad de Stanford. Comenzará una cita de facultad en la Universidad Nacional de Singapur el próximo año.
Otros autores del estudio incluyen al estudiante graduado de la UCLA Ali Sohrabi; Stephanie Seidlits, profesora asistente de bioingeniería de la UCLA; y Kate Poole de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia.
La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud. Tay fue apoyada en UCLA por una beca de la Organización Internacional de Investigación del Cerebro; y la Beca de Investigación Endeavour del Departamento de Educación y Capacitación del gobierno australiano.
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Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería de UCLA Samueli . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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