Un nuevo adhesivo mecánicamente activo combate la atrofia muscular

22 de noviembre de 2022 Por Jim Hammerand

Prototipos de dispositivos de adhesivo tisular de gel-elastómero-nitinol mecánicamente activo (MAGENTA) hechos con un resorte de nitinol y aislamiento de elastómero, con un centavo por escala [Fotografía cortesía del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard]

Lo llaman MAGENTA, un acrónimo de adhesivo tisular de gel-elastómero-nitinol mecánicamente activo. Investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard probaron con éxito MAGENTA en un modelo animal y publicaron su estudio en Nature Materials.

"Con MAGENTA, desarrollamos un nuevo sistema integrado de múltiples componentes para la mecanoestimulación del músculo que se puede colocar directamente en el tejido muscular para activar vías moleculares clave para el crecimiento", dijo en un comunicado el autor principal David Mooney, miembro fundador del cuerpo docente de Wyss. comunicado de prensa. "Si bien el estudio proporciona primero [la] prueba de concepto de que los movimientos de estiramiento y contracción proporcionados externamente pueden prevenir la atrofia en un modelo animal, creemos que el diseño central del dispositivo se puede adaptar ampliamente a varios entornos de enfermedades donde la atrofia es un problema importante ."

El sistema MAGENTA utiliza un resorte hecho de nitinol, una aleación de níquel-titanio utilizada en dispositivos médicos por su capacidad de memoria de forma. Cuando se calienta, el resorte de nitinol actúa rápidamente, controlado por una unidad de microprocesador programada con la frecuencia y duración de los ciclos de estiramiento y contracción.

Un material elastómero aísla el resorte de nitinol del dispositivo MAGENTA, que se fija al tejido muscular con un "adhesivo resistente". El dispositivo transmite la fuerza mecánica profundamente en el músculo cuando se alinea con el eje natural del movimiento muscular.

[Ilustración cortesía del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard]

Luego, los investigadores colocaron el dispositivo en las patas del ratón y las enyesaron durante un máximo de dos semanas.

"Mientras que los músculos no tratados y los músculos tratados con el dispositivo pero no estimulados se desgastaron significativamente durante este período, los músculos estimulados activamente mostraron una reducción del desgaste muscular", dijo en el comunicado de prensa el primer autor y miembro de desarrollo de tecnología de Wyss, Sungmin Nam. "Nuestro enfoque también podría promover la recuperación de la masa muscular que ya se había perdido durante un período de inmovilización de tres semanas e inducir la activación de las principales vías bioquímicas de mecanotransducción conocidas por provocar la síntesis de proteínas y el crecimiento muscular".

Estas imágenes muestran el dispositivo MAGENTA, cómo se ve cuando se implanta en el músculo de la pantorrilla de un ratón y cuánto desplazamiento provoca el dispositivo. [Imagen cortesía del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard]

Los investigadores también experimentaron con el uso de luz para accionar el dispositivo, reemplazando los cables que conectan el resorte de nitinol al microprocesador. La luz láser que brilló a través de la piel pudo activar el dispositivo, pero no logró las mismas frecuencias, y el tejido graso aparentemente absorbió parte de la luz.

Los investigadores dijeron que creen que se puede mejorar el rendimiento y la sensibilidad a la luz del dispositivo.

"Las capacidades generales de MAGENTA y el hecho de que su ensamblaje se puede escalar fácilmente desde milímetros a varios centímetros podrían hacerlo interesante como una pieza central de la mecanoterapia futura no solo para tratar la atrofia, sino también para acelerar la regeneración en la piel, el corazón y otros. lugares que podrían beneficiarse de esta forma de mecanotransducción", dijo Nam.