Nanoestructuras 3D con células vivas.

"Hacer crecer  células en una superficie plana es fácil, pero estos cultivos celulares a menudo se comportan de manera diferente a los tejidos reales en tres dimensiones", dice el Dr. Aleksandr Ovsianikov (Institute of Materials Science and Technology), galardonado con la Beca del Consejo Europeo de Investigación de aproximadamente 1,5 millones de euros.  Con su  equipo interdisciplinario de investigadores, en Universidad Tecnológica de Viena, Ovsianikov desarrolló tecnologías especiales para crear con precisión estructuras tridimensionales a escala nanométrica. Utiliza un sistema láser para iniciar la  generarción de  intrincadas estructuras y rodear a las células vivas por una matriz polimérica extracelular.

Al principio, las células se suspenden en un medio acuoso. Para hacer el ambiente celular se agregan  moléculas capaces de reaccionar cuando un haz del láser le produce la ruptura de los enlaces dobles en los lugares exactos originando una reacción química en cadena conducente a la formación de un polímero en los intersticios entre las células creando un íntimo y sólido andamiaje (matriz 3D). De esta manera se puede construir una estructura de hidrogel similar a la matriz extracelular presente alrededor de nuestras propias células en el tejido vivo.

La aplicación a células madre es un campo particularmente interesante de la  tecnología propuesta. Las células madre pueden convertirse en diferentes tipos de tejido dependiendo de su entorno. En un entorno duro  tienden a convertirse en células óseas, sobre un entorno blando pueden convertirse en neuronas. La rigidez de la matriz polimérica puede ser ajustada nanométricamente de forma de crear los diferentes tipos de tejidos.

Una contribución  significativa de la nanobiotecnología a la ingeniería de tejidos.
Lecturas complemantarias:

-Engineering 3D cell-culture matrices: multiphoton processing technologies for biological & tissue engineering applications. Ovsianikov A, Mironov V, Stampfl J, Liska R, Expert Rev Med Dev 2012, 9 (6) 613-633.

-Selective functionalization of 3D matrices via multi-photon grafting and subsequent click chemistry.Ovsianikov A, Zhiquan L, Torgersen J, Stampfl J, Liska R. Adv. Funct. Mater. 2012, 22 (16) 3429-3433.

La nanobiotecnología modela e impulsa a la bioingeniería y a la ingeniería biomédica.

La bioingeniería consiste en la aplicación de las técnicas y las ideas de la ingeniería a la biología. Hoy en forma predominante la bioingeniería se orienta fuertemente a dar respuestas en el campo de la medicina, originando una especialización comúnmente denominada ingeniería biomédica.

La ingeniería biomédica (y por ende gran parte de la bioingeniería) es una disciplina de vanguardia dentro de las ingenierías especializada en resolver problemas inherentes a los seres humanos a través distintas ramas  tales como: la biomecánica, la bioóptica, los biosensores, las imágenes médicas, la bioinformática, los órganos artificiales, el procesamiento de señales, la telemedicina, la ingeniería clínica y la ingeniería de rehabilitación. Su posibilidad de dar respuestas y de crecimiento está íntimamente ligada al sostenido desarrollo de sus ciencias-tecnologías de base, la biotecnología y  la nanotecnologia. Es así como encontramos desarrollos de vanguardia: nanotelescopios implantables en un ojo para tratar la degeneración macular; nanorobots de AND autónomos con capacidad de trasportar distintas moléculas y variar su estructura para entregarlas en la superficie de células cancerosas con la posibilidad de ordenarles su autodestrucción; nanotubos de carbono para desarrollar células cardíacas tendientes a regenerar el tejido muscular dañado por un infarto; nanopartículas con un biopolímero sintético antimicrobiano biodegradable para destruir bacterias resistentes, etc.
La integración de la biotecnología y la nanotecnologia denominada nanobiotecnología modela e impulsa a la bioingeniería y a la ingeniería biomédica.

Sin el dominio de la biotecnología y de la nanotecnología toda bioingeniería (y por ende toda ingeniería biomédica) corre el riesgo fluctuar en un laberinto de pasado.
Lecturas complementarias:
Bioingeniería, Ingeniería Biomédica y Nanobiotecnología.