'Medusa' artificial: un logro de ingeniería de tejidos con silicona y células musculares de ratas (VÍDEO)

Un elemento sólido -la silicona- y células musculares de rata han servido a un grupo de investigadores para crear una medusa artificial capaz de nadar libremente. Se cree que las medusas son los animales con multi-órganos más antiguos del mundo, y que, posiblemente, están presentes en la Tierra desde hace 500 millones de años. Debido a que utilizan un músculo para bombear agua y moverse, su función -en un nivel muy básico- es similar a la de un corazón humano, lo que hace que este animal sea un buen sistema biológico a analizar, para su uso en la ingeniería de tejidos.

Un equipo de investigadores, liderado por científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech), y la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, son los responsables de este método para la construcción de la mencionada medusa artificial -llamada Medusoide- mediante ingeniería de tejidos, según ha sido publicado en Nature Biotechnology.

"Uno de los objetivos de nuestro estudio fue el de avanzar en la ingeniería de tejidos", señala Janna Nawroth, estudiante de doctorado en Caltech, y autora principal del estudio. Nawroth explica que los científicos "tratan de copiar un tejido u órgano sólo basándose en lo que ellos piensan que es importante, pero sin entender si esos componentes son relevantes para conseguir la función deseada, y sin analizar primero cómo se pueden utilizar los diferentes materiales".

En este estudio, por el contrario, ha tenido en cuenta que una determinada función -la natación, por ejemplo- no se consigue "simplemente copiando cada elemento individual de un organismo".

Kevin Kit Parker, profesor de Bioingeniería y Física Aplicada en la Universidad de Harvard, ha trabajado, durante años, con John Dabiri, profesor de Aeronáutica y Bioingeniería en Caltech, y tutor de Nawroth, para comprender los factores clave que contribuyen a la propulsión de las medusas, incluyendo la disposición de sus músculos, cómo se contraen y relajan sus cuerpos, y en qué manera los efectos fluido-dinámicos ayudan o dificultan sus movimientos. Una vez que comprendieron estas funciones, los investigadores comenzaron a diseñar la medusa artificial.

Los científicos examinaron varios materiales para seleccionar aquel con el que formar el cuerpo de la medusa artificial, seleccionando finalmente un material elástico y gelatinoso, relativamente similar al de una medusa real.

El equipo de la Universidad de Harvard, con la ayuda de Nawroth, transformó un polímero de silicona para conseguir un cuerpo formado por una membrana delgada, similar a la de una pequeña medusa, con ocho brazos como apéndices. A continuación, los investigadores incluyeron un patrón hecho de proteínas en la membrana, parecido a la arquitectura del músculo de una medusa.

Cuando los investigadores colocaron la medusa artificial en un recipiente de líquido, conductor de electricidad, y cambiaron el voltaje de cero a cinco voltios, Medusoide comenzó a nadar mediante contracciones sincronizadas, que imitaban a las de las medusas reales. Además, las células del músculo comenzaron a contraerse ligeramente por sí mismas, antes de que se aplicara la corriente eléctrica.

REPRODUCIR COMPORTAMIENTOS

Según los investigadores, "con relativamente pocos componentes -a base de silicona y células- se ha sido capaz de reproducir algunos comportamientos bastante complejos de la natación y alimentación de las medusas biológicas".

Este avance de la ingeniería bioinspirada demuestra que, en vez de, simplemente, imitar a la naturaleza, la atención debe centrarse en la función en los órganos. Los expertos afirman ahora que esta nueva estrategia de diseño podrá aplicarse en la ingeniería inversa de los órganos musculares, en los seres humanos.

El próximo objetivo del equipo es diseñar un sistema completamente autónomo que sea capaz de actuar según su propio uso de las señales internas, tal y como hacen los corazones humanos. Además, esta medusa artificial podría ayudara a los investigadores a crear sistemas que puedan vivir en el cuerpo humano durante años, sin necesidad de preocuparse por las baterías, ya que el sistema sería capaz de valerse por sí mismo. Por ejemplo, estos sistemas pueden convertirse en la base de un marcapasos, hecho con elementos biológicos.