Bioimpresión 3D para estudiar el envejecimiento muscular

Los investigadores han desarrollado una nueva plataforma 3D con músculos esqueléticos humanos que mimetiza el tejido real / IBEC

Un nuevo modelo muscular en 3D permitirá estudiar el envejecimiento y evaluar fármacos y cosméticos

 

Investigadores del IBEC desarrollan un modelo tridimensional de tejido muscular mediante técnicas de bioimpresión y bioingeniería de tejidos que permite reproducir sus perfiles de fuerza, contracción y envejecimiento. El nuevo modelo tendrá potenciales aplicaciones en campos como la biomedicina, la cosmética y la robótica. Además, abrirá las puertas al estudio de alteraciones morfológicas y funcionales causadas por el envejecimiento muscular.

 

IBEC / Los estudios que utilizan modelos in vitro de tejidos muscularesya sea en biomedicina o en la industria cosmética, se basan en gran medida en modelos 2D de crecimiento celular, que no representan lo que realmente ocurre en el cuerpo humano. Existe, por tanto, una gran necesidad de modelos tridimensionales que permitan realizar estudios fiables y reproducibles en campos como la ingeniería de tejidos, la modelización de enfermedades y el testeo de nuevos fármacos, y la robótica bio-híbrida (combinación de tejidos vivos y robots). 

Este nuevo enfoque permitirá estudiar en detalle tanto el desarrollo de los músculos como las enfermedades que padecen, además de posibilitar una evaluación fiable de fármacos y cosméticos

Ahora, gracias a la ingeniería de tejidos y a la bioimpresión 3D, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) liderados por Samuel Sánchez, Profesor de Investigación ICREA e investigador principal del grupo Nano-Bio Dispositivos Inteligentes”, han desarrollado una nueva plataforma 3D con músculos esqueléticos humanos que mimetiza el tejido realEste nuevo enfoque permitirá estudiar en detalle tanto el desarrollo de los músculos como las enfermedades que padecen, además de posibilitar una evaluación fiable de fármacos y cosméticosEl trabajo ha sido realizado en colaboración con la empresa Lubrizol se ha publicado recientemente en la revista Biofabrication 

 

El nuevo modelo muscular en 3D 

El nuevo modelo tridimensional de tejido muscular desarrollado por los investigadores del IBEC es capaz de mimetizar la estructura 3D del tejido nativo. Además, proporciona información cuantitativa sobre la generación de fuerza y los patrones de contracción muscular a través de estímulos eléctricos con electrodos de carbono fabricados por los propios investigadores.  

Para generar el nuevo músculo, los investigadores partieron de mioblastos, precursores de células musculares, juntamente con una mezcla de diferentes componentes que simula el medio extracelular y ayuda a dar forma y estructura 3D al nuevo tejido. 

La nueva plataforma es idónea para evaluar fármacos y cosméticos y entender cómo afectan el músculo y controlan su comportamiento.

Rafael Mestre, primer coautor del estudio (IBEC)

Prueba de concepto: el envejecimiento muscular 

La posibilidad de estudiar el envejecimiento muscular en una plataforma 3D tiene mucha relevancia para la industria cosmética, ya que está íntimamente relacionado con alteraciones funcionales y fisiológicas de los músculos faciales. En la prueba de concepto para simular el envejecimiento muscular, los investigadores utilizaron el factor de necrosis tumoral-α (TNF- α), una pequeña proteína del grupo de las citocinas, relacionada, entre otros, con la pérdida de masa y tono muscular. Al tratar el músculo con TNF- α, los investigadores observaron cambios en la relajación y una reducción de la fuerza musculares, similar a lo que ocurre en un proceso real de envejecimiento.   

Con nuestro modelo muscular en 3D podremos comprender aspectos clave de la función muscular durante el envejecimiento y estudiar los procesos fisiológicos que contribuyen a la aparición de las arrugas de expresión, así como las vías necesarias para reducirlas.

Mauricio Valerio-Santiago, Lubrizol.

Finalmente, para evaluar la funcionalidad muscular y el efecto de nuevos compuestos, los investigadores realizaron pruebas en colaboración con la empresa Lubrizol. La nueva plataforma permitió corroborar la eficacia de un nuevo producto cosmético antiarrugas, Argireline® Amplified peptide, que mostró una reducción en la fuerza de contracción muscular y una mayor relajación. Desde entonces, el péptido ha sido introducido en el mercado con una velocidad excepcional, creando un interés masivo en clientes de todo el mundo, y consiguiendo estar presente ya en algunos productos finales del mercado.  

Referencia bibliográfica: 
Rafael Mestre, Nerea García, Tania Patiño, Maria Guix, Judith Fuentes, Mauricio Valerio-Santiago, Núria Almiñana, Samuel Sánchez. 3D-bioengineered model of human skeletal muscle tissue with phenotypic features of aging for drug testing purposes. Biofabrication 13 (2021) 045011. 

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