Se están investigando esqueletos robóticos diseñados para verse y moverse como humanos reales para desarrollar tendones lo suficientemente fuertes como para trasplantarlos.
Si la prueba de concepto se puede perfeccionar con más investigación, el tejido cultivado en robots humanoides podría algún día ser injertado en una persona real, reparando los desgarros en sus tendones.
Hoy en día, los cirujanos pueden intentar reparar tendones, a menudo trasplantando un injerto de otro tendón en el cuerpo, pero los resultados son mixtos. Durante más de dos décadas, los científicos han estado buscando estrategias alternativas, como la ingeniería artificial de tendones para trasplante.
Sin embargo, hacer crecer nuevos tendones a partir de las células de un individuo fuera del cuerpo es un asunto complicado. Actualmente se realiza en pequeñas cámaras de biorreactores, que simulan las condiciones de una articulación.
La evidencia existente sugiere que el movimiento dinámico como el estiramiento y la flexión es clave en el desarrollo del tendón, pero incluso los biorreactores más avanzados no logran imitar el rango y la magnitud de los movimientos esperados de un tendón. El resultado es un tejido que puede no estar a la altura de la tarea requerida.
Los robots podrían ayudar a resolver ese problema esencialmente ‘rompiendo’ los tendones por nosotros.
Hasta ahora, el concepto solo se ha probado utilizando una articulación de hombro robótica simplificada. Pero cuando las células humanas derivadas de un tendón del hombro se cultivaron en una cámara de biorreactor flexible, una que podría doblarse y extenderse con el brazo de un robot, proliferaron más rápido que las nutridas en un entorno estático.
Las células también expresaron diferentes genes.
El estrés mecánico, como la tensión, la compresión y la torsión, se produce cuando los tendones humanos crecen de forma natural, por lo que tiene sentido que movimientos similares también puedan ayudar a que crezcan las versiones diseñadas.
Los tendones son los que conectan los músculos humanos con nuestros huesos, y esto significa que deben ser fuertes y flexibles.
Si los tendones se ven privados de la tensión de tracción, se deterioran rápidamente. De hecho, la composición misma del tejido comienza a desmoronarse.
Los tendones del hombro humano están especialmente ocupados. Esta articulación tiene el mayor rango de movimiento en todo el cuerpo humano, lo que significa que los tendones están trabajando duro para mantener la bola y la cavidad en su lugar.
los musculo supraespinoso y el tendón es la línea de tejidos que conecta el omóplato con el húmero del brazo. Se trata principalmente de ayudar a que el brazo se mueva desde el costado de una persona hacia arriba.
Cuando los investigadores cultivaron células del tendón del supraespinoso en un biorreactor flexible y luego conectaron ese biorreactor a un hombro robótico basado en la anatomía humana, pudieron manipular mecánicamente las células para que se movieran.
Los movimientos repetidos de aleteo, conocidos como abducción y aducción del brazo, parecían dar al tejido en desarrollo algo de flexibilidad y fuerza, reduciendo la rigidez.
Después de 14 días, la fuerza de los movimientos robóticos influyó claramente en el crecimiento de las células humanas.
La prueba de concepto sugiere que los biorreactores flexibles, cuando se conectan a robots humanoides, son plataformas más realistas para diseñar tendones.
Pero todavía hay muchas pruebas por hacer. Los investigadores quieren investigar qué materiales de biorreactor son mejores para usar, qué tipos de células responden mejor a los empujones y tirones, y qué movimientos robóticos son más útiles para cultivar tejido humano.
“Los posibles beneficios a largo plazo de una estrategia basada en un biorreactor humanoide incluyen la producción de injertos de tejido funcional para los pacientes, la creación de un modelo de cultivo in vitro mejorado para el trabajo preclínico y la oportunidad de respaldar el desarrollo de sistemas robóticos avanzados”, afirman. escribe.
El estudio fue publicado en Ingeniería de Comunicaciones.