Geles tipo kirigami para formar tejidos, solo en laboratorio

Dobla una hoja de papel, haz unos cortes y, al desdoblarla, obtendrás un copo de nieve. Eso es el kirigami, y los ingenieros lo han tomado prestado para estructuras desplegables de naves espaciales y para semiconductores. En la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois en Chicago, un equipo ha aplicado ahora la misma lógica a geles blandos capaces de contener células vivas, para construir formas que imitan las estructuras de tejidos presentes en el cuerpo humano.

Las técnicas del kirigami dan a los materiales planos y rígidos una nueva elasticidad y flexibilidad, y permiten reconfigurar un material sin cambiar su composición. Su potencial se ha explorado en la tecnología vestible y en la óptica, pero, como explicó Gasvoda, no de forma inmediata en la ingeniería de tejidos ni con materiales blandos similares a geles que transporten células. Según el equipo, los enfoques convencionales «han tenido dificultades para reproducir algunas de estas estructuras, en particular las que presentan curvaturas complejas y otros detalles intrincados».

El mecanismo se basa en dos ideas. La primera es el propio hidrogel, un gel rico en agua elaborado con gelatina y alginato, un polímero natural derivado de algas. La segunda es la fotolitografía, una técnica que utiliza luz modulada por patrones para crear regiones con densidades de entrecruzamiento diferentes, es decir, zonas en las que las cadenas del polímero están unidas con mayor o menor firmeza. Los investigadores diseñaron un armazón exterior rígido que conserva su forma en el medio de cultivo, mientras que las regiones interiores absorben el medio y se expanden. Esa diferencia hace que la construcción se doble, se pliegue y se transforme con el tiempo, lo que el artículo denomina «4D»: una estructura tridimensional cuya forma cambia a medida que pasa el tiempo. Las construcciones adoptan su forma final sin manipulación adicional por parte de los investigadores.

El resultado sigue siendo una demostración de laboratorio. El equipo ha mostrado que la plataforma puede generar geometrías complejas junto con la formación de nuevo tejido, pero aún no se ha probado en animales, y los autores no dan fecha para ese paso. Su objetivo a largo plazo es la traslación clínica, que sería una etapa posterior aún.

Por ahora, nada cambia para los pacientes. Para los ingenieros de tejidos, el enfoque ofrece una nueva manera de programar la forma de una construcción en lugar de moldearla a mano. Si se realizan los estudios con animales, los objetivos declarados por el equipo son el cartílago, el hueso, y los tejidos traqueales y vasculares, las estructuras cuyas intrincadas formas tridimensionales han sido lo más difícil de reproducir.