Materiales – Péptidos y Cerámica
Los péptidos se componen de secuencias cortas de aminoácidos y típicamente se sintetizan en una reacción química estandarizada en fase sólida entre los extremos C-terminal y N-terminal de los aminoácidos. Zhang y col. sintetizó un péptido que consta de una secuencia alterna de aminoácidos cargados positiva y negativamente con cadenas laterales hidrófobas e hidrófilas alternas; este péptido, llamado RADA16 por su secuencia de aminoácidos, tiene la capacidad de autoensamblarse en láminas 𝛽 estables con una estructura fibrilar muy cercana a la ECM y con un contenido de agua del 99%.
La geometría del material puede variar desde una capa membranosa hasta andamios de hidrogel, que apoyan el crecimiento y la diferenciación de progenitores de hepatocitos y células madre neurales.
En el último trabajo, Zhang han funcionalizado aún más el andamio RADA16 a través de la unión covalente de la secuencia del péptido Ile-Lys-Val-Ala-Val (IKVAV), que se encuentra en la laminina y también se une a los receptores de integrina. La última aplicación comercial de este material es la superficie de acrilato de péptido y matraces y perlas de cultivo celular recubiertos. Se cultivaron células madre embrionarias humanas en la superficie y se diferenciaron con éxito en cardiomiocitos.
A diferencia de RADA16, otros productos están compuestos estructuralmente por superficies de acrilato y los péptidos sintéticos, derivados de motivos ECM, se utilizan principalmente para funcionalizar el sustrato para un destino celular determinado, como la diferenciación de hESC en oligodendrocitos.
Los materiales cerámicos están compuestos de materiales inorgánicos que se mezclan con agua y un aglutinante orgánico para hacer el producto cerámico final. Estos materiales se han utilizado históricamente en cirugía ortopédica por su alto módulo de Young (en comparación con otros biomateriales), donde se clasifican como inertes o bioactivos.
Las cerámicas bioactivas tienen propiedades osteoconductoras que aceleran la curación ósea; estas propiedades se han utilizado para producir armazones cerámicos con osteoblastos derivados de hMSC mediante diferenciación osteogénica.
Toquet y col. fueron de los primeros en demostrar que era posible expandir las hMSC derivadas de la médula ósea en sedimentos macroporosos de fosfato cálcico y, posteriormente, diferenciar estas células en un destino osteogénico.
La actividad osteogénica del fosfato de calcio cuando se usa en la diferenciación de hMSC se debe al hecho de que el calcio es un componente principal del hueso, en forma de hidroxiapatita.
Cuando se sembraron andamios cúbicos con una mezcla de 80% -20% de hidroxiapatita y fosfato tricálcico (TCP) con hMSC y se implantaron ectópicamente en ratones, la tasa de formación de hueso fue significativamente mayor que con cualquiera de los materiales individuales.
Estos ejemplos demuestran la importancia de imitar el entorno in vivo y cómo los materiales que entran en contacto con las células son un factor importante para proporcionar tales señales.