Page 74

72 | Recerca: Biomaterials, implants i enginyeria de teixits

Programa de biomaterials, implants i enginyeria de teixits

Dinàmica molecular en la interfície cèl·lulabiomaterial Estem interessats en la interacció entre cèl·lules i biomaterials i, més específicament, en la formació dinàmica de la matriu extracel·lular (MEC) provisional, la fina capa proteica que les cèl·lules reconeixen, produeixen i remodelen en la interfície dels materials. Volem aprendre com aquest procés afecta la biocomptabilitat dels materials i si es pot controlar mitjançant la manipulació de les propietats de la superfície dels materials. Amb aquest objectiu ben present, realitzem estudis sistemàtics en les direccions següents: Remodelatge de les proteïnes de la MEC en la interfície cèl·lula-biomaterial El remodelatge de la MEC es produeix en diversos processos fisiològics i patològics, com ara el desenvolupament normal, la cicatrització i l’angiogènesi, però també en l’aterosclerosi, la fibrosi, les lesions isquèmiques i el càncer; consisteix en dos processos fonamentals: l’assemblatge i la degradació. L’organització de la MEC és fonamental per a la biologia i la medicina i la seva degradació proteolítica és un mecanisme fisiològic per eliminar l’excés de MEC. Malgrat que el remodelatge de la matriu és un tema de recerca biomèdica extensiva, la manera en què això es relaciona amb la biocompatibilitat dels materials no es comprèn gaire bé i per això esdevé un tema de gran interès en la nostra recerca. L’organització de la MEC en la interfície amb el biomaterial depèn de la disponibilitat de cèl·lules per reordenar proteïnes de la matriu adsorbides. Hem predit que els materials que uneixen feblement les proteïnes ajudaran en la reordenació d’una MEC provisional, mentre que les unions més fortes en provoquen la degradació. Assemblatge de les proteïnes de la MEC vehiculat per la superfície dels materials a escala nanomètrica Un cop adsorbides a la interfície del material, les proteïnes es poden acoblar espontàniament i aquesta interacció té conseqüències significatives per a la seva resposta biològica. Recentment hem emprat una química del silà i unes composicions de copolímers diferents per crear substrats model amb una densitat controlada de grups OH, COOH, NH2 i CH3 i poder-ne variar, així, la composició química, la càrrega i l’equilibri hidròfil/hidròfob. En una sèrie d’articles que combinen AFM i altres tècniques de nanoindentació, hem descrit un nou fenomen d’assemblatge de proteïnes vehiculat pel substrat que mostra el destí de diverses proteïnes de la matriu, com ara la fibronectina, el col·lagen IV, la vitronectina i el fibrinogen a la interfície amb els biomaterials model anteriors. Concretament, demostrem que si variem la densitat de funcions químiques podem modificar a voluntat l’assemblatge i la degradació de proteïnes. A partir d’aquests resultats, el nostre objectiu és controlar el remodelatge de la MEC gràcies a la manipulació de les propietats dels materials. Comprendre com es comporten les proteïnes de la MEC en interfícies planes de biomaterials dóna encara més valor a un objectiu important de la bioenginyeria: les tecnologies d’òrgans biohíbrids basades en capes proteiques bidimensionals que imiten la disposició de la membrana basal natural. Electrofilatura de nanofibres de polímers naturals i sintètics per guiar el comportament cel·lular En solució, les proteïnes poden formar estructures de diverses formes, incloent-hi fibres amb un diàmetre de només uns pocs nanòmetres i amb llargàries que poden arribar als centímetres. Una possibilitat fascinant d’imitar estructures similars de la MEC és manipular nanofibres semblants a

Profile for IBEC

Memòria IBEC 2012  

Memòria 2012, Institut de bioenginyeria de Catalunya (IBEC)

Memòria IBEC 2012  

Memòria 2012, Institut de bioenginyeria de Catalunya (IBEC)

Advertisement