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Tecnología de materiales

El grafeno activa células inmunitarias para la regeneración ósea en ratones

Un equipo de investigadores italianos de la iniciativa europea Graphene Flagship ha descubierto que las nanoherramientas de grafeno pueden activar la formación de hueso en un experimento con ratones. Esperan que el descubrimiento tenga aplicación clínica algún día.

Ratón de laboratorio. / Pixabay

El grafeno ya se utiliza desde hace años en la industria aeronáutica y automóvil, e incluso se emplea para crear nuevos composites. Sin embargo, todavía tiene un largo camino por recorrer para llevar al consumidor las revolucionarias aplicaciones prometidas desde que Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieran el Premio Nobel de Física en 2010. Un equipo de investigadores de varias universidades italianas, que participan en el consorcio Graphene Flagship, pretende cambiar esto y aplicarlo a terapias de medicina regenerativa.

Las publicaciones acerca de las aplicaciones biomédicas de los materiales basados en el grafeno han aumentado en los últimos años. Así lo asegura la investigadora de la Universidad de Padua (Italia) Lucía Gemma Delogu, que considera que esto es debido a sus “increíbles” propiedades fisicoquímicas, una larga lista que incluye desde su alta flexibilidad y resistencia a su buena conductividad, tanto eléctrica como térmica.

Estos nanosistemas pueden mejorar la regeneración ósea, un proceso que requiere de la interacción entre las células inmunitarias y esqueléticas

Delogu y su equipo han trabajado para aprovechar el material en el campo de la biomedicina. Su estudio publicado este año en la revista Nanoscale muestra cómo las propiedades inmunitarias del grafeno permiten regenerar el tejido óseo en ratones. Esto es posible mediante nanoherramientas capaces de activar o desactivar la respuesta inmunitaria, un enfoque que tiene gran interés para las terapias contra el cáncer y la ingeniería de tejidos.

“Los nanosistemas basados en grafeno pueden mejorar la regeneración ósea, un proceso complejo que requiere de la interacción entre las células inmunitarias y esqueléticas”, explica Delogu a Sinc. En el estudio, los investigadores combinaron un tipo de óxido de grafeno con fosfato de calcio, sustancia capaz de activar dicha regeneración.

“La inyección del nanosistema en la tibia de ratones mostró una mejora en la masa ósea de la zona y en la formación de hueso, lo que sugiere que la combinación es capaz de activar monocitos para inducir la osteogénesis”, continúa la autora.

¿Cómo responde el cuerpo ante el grafeno?

Delogu es también la coordinadora del proyecto G-Immunomics, cuyo objetivo es analizar el impacto que tiene el grafeno sobre la salud de los seres vivos, de cara a sus posibles aplicaciones biomédicas. El proyecto forma parte del Graphene Flagship, un consorcio europeo de más de 150 centros de investigación y empresas, con un presupuesto de 1.000 millones de euros y la meta de sacar al grafeno de los laboratorios.

“El uso del grafeno en biomedicina busca revolucionar los protocolos médicos con nuevas aproximaciones teranósticas”, concepto que fusiona los términos terapia y diagnóstico en el contexto de la medicina personalizada. “Si aprendemos cómo interacciona el grafeno con nuestro sistema inmunitario podremos explorar terapias mucho más específicas para el tratamiento de enfermedades”, asegura.

La investigadora explica que estas interacciones son complejas, por lo que todavía se trata de “una imagen a la que le faltan varios colores”. Al inyectar un nanomaterial, este entra en contacto con las células inmunintaria de la sangre, por lo que estudiar el impacto del grafeno en la respuesta inmunitaria es “fundamental”.

Por este motivo, el equipo de Delogu también estudia cómo el grafeno puede estimular o suprimir la respuesta inmunitaria. “Nuestra investigación quiere mostrar una imagen amplia de la interacción de las células inmunitarias de la sangre con materiales en 2D como aquellos basados en grafeno”, con el objetivo último de que puedan aplicarse en biomedicina de forma eficiente pero también segura.

Grafeno contra la osteoporosis

Las enfermedades relacionadas con la pérdida de masa ósea, como la osteoporosis, son un problema para millones de personas en todo el mundo. La Organización Mundial de la Salud estima que, solo en Europa, 22 millones de mujeres y 5,5 de hombres con edades comprendidas entre los 50 y los 84 años sufren esta enfermedad.

El método podría aplicarse en el futuro a combatir la pérdida ósea que sufren los astronautas debido a la falta de gravedad

“Nuestras investigaciones preclínicas revelan que el grafeno funcionalizado puede ofrecer una oportunidad médica para luchar contra estas enfermedades relacionadas con los huesos”, dice la experta. “Al promover la regeneración ósea también se podrían usar para mejorar la curación de heridas óseas y acortar sus tiempos”.

Incluso, asegura, para combatir la pérdida ósea que sufren los astronautas debido a la falta de gravedad. En este ámbito, Delogu participa en el proyecto WHISKIES, recientemente financiado por la Agencia Espacial Europea.

La investigadora confía en que el grafeno pueda tener futuro en biomedicina “Estamos en una fase temprana, pero esperamos que el trabajo abra la puerta a aplicaciones clínicas reales para los materiales basados en grafeno”, comenta. Su sueño es explorar el potencial inmunológico de este material en otros campos de la medicina regenerativa.

La agencia Sinc participa en el proyecto europeo SCOPE, coordinado por FECYT y financiado por la Unión Europea a través de Horizon 2020. Los objetivos de SCOPE son comunicar resultados visionarios de la investigación de proyectos asociados al Graphene Flagshipy el ;Human Brain Project, así como promover y reforzar las relaciones en la comunidad científica de las Iniciativas de Investigación Emblemáticas de las Tecnologías Futuras y Emergentes (FET Flagships) en la UE.

Fuente:
SINC
Derechos: Creative Commons
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