Controlan el latido de células cardiacas de forma remota usando luz y grafeno

24 mayo, 2018 7:05 am
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Científicos de la Universidad de California, en San Diego (Estados Unidos), y otras instituciones colaboradoras han conseguido acelerar y frenar el latido de células cardiacas utilizando simples pulsos de luz y grafeno. Su novedosa técnica, cuyos resultados se dan a conocer en el último número de Science Advances, permite cultivar este tipo de células en un ambiente más parecido a lo que sucede realmente en el organismo.

En la práctica, las células cardiacas laten más o menos rápido en función del haz de luz que reciben; es decir, han logrado controlarlas de forma remota en modelos animales. El equipo de Alex Savchenko generó estas estructuras a partir de las células de la piel de ratones de laboratorio, que fueron transformadas primero en un tipo de células madre y luego diferenciadas en uno de los tipos celulares que forman parte del corazón.

Normalmente, cuando células cardiacas se cultivan de forma experimental adquieren algunas de las características que presentan en vivo. En otras palabras, es posible ver el latido en los cultivos de laboratorio. Pero los investigadores norteamericanos decidieron ir un paso más allá.

Tras construir unos recipientes donde hacer crecer sus células basados en grafeno —el material que protagonizó el Premio Nobel de Física en 2010—, los científicos pusieron en marcha su experimento. La idea era sencilla: probar el cultivo de las células cardiacas directamente sobre dicho soporte, que puede transformar la luz en electricidad, algo que no sucede con el plástico o el cristal. Así, al aplicar diferentes pulsos de luz, comprobaron que podían controlar de forma remota la velocidad en la que latían.

“La primera vez que realizamos el experimento en el laboratorio, de repente teníamos veinte personas a nuestro alrededor gritando ‘¡imposible!’ y acusándome de bromear con ellos”, comenta Alex Savchenko, primer autor del artículo publicado en Science Advances. Los científicos vieron que las células cardiacas crecían en mejores condiciones gracias a los soportes basados en grafeno, comportándose de una manera más parecida a lo que ocurre en la realidad.

“En el cuerpo no se ven muchas superficies que actúen como el plástico o el vidrio. Somos conductores. Nuestro corazón es extremadamente bueno a la hora de conducir la electricidad. En el cerebro, es la conductividad eléctrica la que me permite pensar y hablar al mismo tiempo”, asegura.

Los resultados preliminares muestran que el grafeno parece no ser tóxico en las cantidades empleadas para construir el recipiente de laboratorio. Los investigadores además consiguieron controlar de forma remota la actividad cardiaca de un organismo vivo como el pez cebra mediante la aplicación de pulsos de luz y grafeno dispersado en su interior.

“Nos sorprendió el grado de flexibilidad”, reconoce Savchenko.”¿Quiere que las células latan el doble de rápido? No hay problema, solo aumente la intensidad de la luz. ¿Tres veces más rápido? Sin problema: incremente la densidad de luz o de grafeno”, sostiene el científico.

No es la primera vez que una investigación consigue controlar de forma remota células e incluso organismos aplicando pulsos de luz. De hecho, una de las ramas de la ciencia, bautizada como optogenética, ha logrado modular el dolor o el movimiento de animales de laboratorio y recuperar la memoria de modelos experimentales de alzhéimer.

Su combinación con materiales innovadores como el grafeno, defienden los autores, puede mejorar los estudios realizados para el desarrollo de nuevos medicamentos. Por el momento los investigadores están probando la tecnología con cultivos de células cardiacas y de neuronas, aunque también barajan la opción de realizar cultivos con células tumorales y sanas para intentar matar a los tipos malignos empleando solamente la luz y el grafeno.

Fuente: Hipertextual