San Pedro Alcántara
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Investigadores de la Universidad de Granada han desarrollado una técnica para controlar la estructura interna de hidrogeles vivos mediante campos magnéticos de alta frecuencia, un avance que permite orientar la organización de células humanas dentro de materiales blandos en tres dimensiones.
El trabajo se ha publicado en la revista científica Biomaterials bajo el título High-frequency magnetic fields for fine tuning particle scaffolds in living self-healing hydrogels. La investigación ha sido realizada por el Magnetic Soft Matter Group del Departamento de Física Aplicada de la UGR en el laboratorio F2N2Lab.
La estrategia consiste en incorporar partículas magnéticas al hidrogel y dirigir su autoensamblaje mientras el material aún se está formando. A diferencia de los campos magnéticos estáticos, los investigadores han empleado campos biaxiales y triaxiales, capaces de generar distintas arquitecturas internas.
Durante la fase fluida del hidrogel, las partículas pueden moverse y organizarse bajo el efecto del campo magnético. Después, cuando la matriz se gelifica, la estructura queda fijada y permanece estable incluso tras retirar el campo aplicado.
Esta capacidad permite modificar la microarquitectura del material sin cambiar de forma significativa su composición química. Además, las simulaciones realizadas a escala de partícula reprodujeron las estructuras observadas en el laboratorio y ayudaron a explicar su comportamiento físico.
Uno de los resultados más relevantes del estudio fue comprobar si estas arquitecturas podían influir en células reales. Para ello, el equipo analizó fibroblastos humanos dentro de hidrogeles con estructuras laminares generadas mediante campos magnéticos.
Los ensayos mostraron una viabilidad celular superior al 95% durante todo el periodo analizado. Con el paso de los días, las células comenzaron a orientarse y alargarse siguiendo la dirección marcada por las láminas de partículas, una respuesta que no se observó del mismo modo en hidrogeles sin organización interna.
El seguimiento tridimensional confirmó que los fibroblastos migraban hacia las láminas magnéticas. Esto indica que una estructura creada en pocos minutos puede actuar después como una señal física persistente para condicionar la organización celular.
Los experimentos con mioblastos C2C12 también mostraron buena viabilidad y una distribución influida por estas estructuras, lo que sugiere que el método podría aplicarse a otros tipos celulares en estudios de laboratorio.
La matriz empleada combina principalmente laminarina oxidada y gelatina, y presenta propiedades autorreparables gracias a enlaces dinámicos. Esta composición permite crear materiales blandos e hidratados con una arquitectura interna diseñada desde el exterior.
Los ensayos de citocompatibilidad no detectaron reducciones significativas de la viabilidad ni de la actividad metabólica asociadas a la exposición a los campos magnéticos utilizados para formar las estructuras.
La principal aportación del trabajo es que ofrece una forma de diseñar microambientes tridimensionales dentro de biomateriales blandos. Esta capacidad puede resultar útil para estudiar cómo la arquitectura microscópica del entorno influye en el comportamiento celular y para desarrollar modelos de tejidos con orientación o heterogeneidad controlada.
Los autores advierten, no obstante, de que la plataforma se ha evaluado exclusivamente in vitro. Antes de plantear posibles aplicaciones en medicina regenerativa será necesario comprobar su comportamiento en modelos animales, su integración con los tejidos y el destino de las partículas magnéticas dentro del organismo.
