Los Científicos Cultivan Células En 3-D Usando Campos Magnéticos

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Usando campos magnéticos y células que contienen nanopartículas magnéticas, los investigadores han demostrado que las células levitadas pueden convertirse en tejido tridimensional que puede parecerse mucho al tejido humano real mucho más que las células cultivadas con métodos tradicionales en

Este artículo de Detrás de las escenas se proporcionó a WordsSideKick.com en colaboración con la National Science Foundation.

Las células en el cuerpo humano viven en entornos tridimensionales increíblemente complejos que son cruciales para su correcto funcionamiento. El pulmón, por ejemplo, consiste en capas de diferentes tipos de células que trabajan juntas para intercambiar oxígeno y dióxido de carbono entre el aire y la sangre.

La forma en que estas células funcionan juntas y los productos químicos que expresan para comunicarse entre sí, cambian cuando viven en una superficie plana y bidimensional.

Dadas estas diferencias en el comportamiento y la expresión celular, es intrigante que el estándar para probar nuevos medicamentos y productos químicos sean las pruebas que utilizan células cultivadas en placas de Petri de fondo plano.

En un esfuerzo por imitar con mayor precisión el efecto de los medicamentos o sustancias químicas tóxicas en tejidos vivos reales, los científicos de la Universidad Rice y el Centro de Cáncer MD Anderson de la Universidad de Texas en Houston desarrollaron una nueva técnica de laboratorio que utiliza levitación magnética para hacer crecer células en tres Formas tridimensionales. En comparación con los cultivos celulares que crecen en superficies planas, estos cultivos de células en 3D forman tejidos que se asemejan más a los del cuerpo. La técnica tiene el potencial de reducir drásticamente el costo de desarrollar nuevos medicamentos, así como de reducir el uso de animales cuando se prueba la seguridad de los productos químicos fabricados. Los resultados del equipo se publicaron en marzo de 2010 en Nature Nanotechnology.

"Hay un gran impulso en este momento para encontrar formas de hacer crecer las células en 3-D porque el cuerpo es 3-D, y se espera que los cultivos que se parezcan más al tejido nativo proporcionen mejores resultados para las pruebas de fármacos pre-clínicos", dijo el estudio. - El autor Tom Killian, profesor asociado de física en Rice. "Si pudiera mejorar la precisión de las pruebas de detección de drogas en un 10 por ciento, se estima que podría ahorrar hasta $ 100 millones por droga".

La nueva técnica es un ejemplo de la innovación que puede surgir cuando los expertos se unen en campos dispares. Killian utiliza campos magnéticos para atrapar y manipular los átomos que se han enfriado casi al cero absoluto. Había estado trabajando en un nuevo proyecto con el bioingeniería Robert Raphael de Rice sobre métodos para usar campos magnéticos para sondear membranas celulares.

El amigo de Killian, Glauco Souza, quien estaba estudiando con los profesores del centro Wadih Arap y Renata Pasqualini, mencionó un día que estaba desarrollando un gel que podía cargar células con nanopartículas magnéticas.

"Nos preguntamos si podríamos usar campos magnéticos para levitar las células tratadas de la parte inferior de la placa de Petri, permitiéndoles crecer en 3D", dijo Souza, quien dejó el MD Anderson en 2009 para fundar Nano3D Biosciences, un Inicio que posteriormente otorgó la licencia de la tecnología de Rice y MD Anderson.

"Cuando lo intentamos", dijo Killian, "nos sorprendió la robustez con que crecieron las células y la forma en que mostraron formas de tejido que se parecían a los tejidos reales".

La técnica 3-D es simple, rápida y no requiere equipo especial. Estas son grandes ventajas en comparación con otras tecnologías que han intentado llevar el cultivo de células a la tercera dimensión.

Souza dijo que Nano3D Biosciences está realizando pruebas adicionales, y tiene la esperanza de que muestren que la levitación magnética es tan buena, si no mejor, que las técnicas de larga data para el cultivo de cultivos de células en 3D con andamios.

Nano3D Biosciences también cuenta con una subvención de la National Science Foundation para utilizar su técnica para desarrollar un modelo de tejido pulmonar en capas que se puede usar para probar la toxicidad de los productos químicos en el aire.

Los coautores en el artículo de Nature Nanotechnology incluyen a Robert Raphael, Daniel Stark, Jeyarama Ananta y Thomas Killian de Rice; Glauco Souza y Carly Levin de Nano3D Biosciences; y Jennifer Molina, Michael Ozawa, Lawrence Bronk, Jami Mandelin, Maria-Magdalena Georgescu, James Bankson, Juri Gelovani, Wadih Arap y Renata Pasqualini, todas de M.D. Anderson.

La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, el Programa de Estudios sobre Odisea del MD Anderson, el Programa de Investigación del Cáncer de Mama del Departamento de Defensa, la Fundación David y Lucille Packard, la Fundación Gillson-Longenbaugh, la Fundación Marcus, AngelWorks, los Institutos Nacionales de Salud y El Instituto Nacional del Cáncer.

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Nota del editor: Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation (NSF), la agencia federal encargada de financiar la investigación básica y la educación en todos los campos de la ciencia y la ingeniería. Todas las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material son las del autor y no necesariamente reflejan los puntos de vista de la National Science Foundation. Ver el archivo detrás de las escenas.


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