El profesor Dong Sung Kim, la profesora Anna Lee y el doctor Jaeseung Youn, todos del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) en Corea del Sur, conforman un equipo de investigación que ha logrado reproducir in vitro las estructuras de arrugas en tejidos biológicos.
Asimismo, han descubierto los procesos y mecanismos que contribuyen a su formación, revelando un conocimiento previamente desconocido, tal como consta en la revista Nature Communications.
Además, han establecido un recurso investigativo que permite estudiar los tejidos sin necesidad de realizar experimentos en animales, algo que los investigadores enfatizan podría ser extremadamente útil en campos diversos como la medicina y la cosmetología.
Aunque las arrugas suelen relacionarse con el proceso de envejecimiento de la piel, varios órganos y tejidos, incluidos el cerebro, el estómago y los intestinos, también muestran patrones particulares de arrugas. Estas formaciones son esenciales en la regulación de las condiciones celulares y la diferenciación, y son fundamentales para las funciones fisiológicas de cada órgano.
La comprensión de cómo se pliegan y arrugan los tejidos biológicos es crucial para comprender la complejidad de los organismos vivos más allá de las preocupaciones meramente cosméticas. Según los investigadores, este entendimiento podría ser crítico para avanzar en investigaciones en campos como el envejecimiento de la piel, las terapias de regeneración y la embriología. A pesar de la relevancia de las estructuras biológicas de arrugas, gran parte de las investigaciones realizadas hasta la fecha se basaron en modelos animales, como las moscas de la fruta, los ratones y los pollos, debido a la dificultad de reproducir la formación de arrugas in vitro. Como consecuencia, los procesos detallados que contribuyen a la formación de arrugas en los tejidos vivos aún no se conocen completamente.
El profesor Dong Sung Kim y su equipo han superado ciertas limitaciones mediante el diseño de un modelo de tejido epitelial conformado únicamente de células epiteliales humanas y matriz extracelular (ECM). A este modelo se le incorporó un dispositivo para aplicar fuerzas de compresión exactas, lo que permitió replicar y estudiar en un ambiente de laboratorio las arrugas que se encuentran en el intestino, la piel y otros tejidos vivos. Este hito tecnológico hizo posible recrear tanto las grandes deformaciones jerárquicas causadas por fuertes compresiones, como la creación de múltiples arrugas menores bajo compresiones más suaves.
El equipo halló que la estructura porosa de la ECM, la fuerza de compresión aplicada sobre el tejido epitelial y la deshidratación son aspectos críticos en la formación de arrugas. Los experimentos también demostraron que las fuerzas de compresión que deforman la capa de células epiteliales causan una inestabilidad mecánica en la ECM, generando arrugas. La deshidratación de la ECM también resultó ser un factor vital para la generación de arrugas.
Estos hallazgos replican lo que ocurre en la piel envejecida, donde la deshidratación de las capas subyacentes de tejido causa arrugas, ofreciendo un modelo mecanobiológico para entender este proceso. «Hemos creado una plataforma capaz de simular diversas estructuras de arrugas en tejidos vivos sin la necesidad de pruebas en animales», afirma el profesor Dong Sung Kim. Esta plataforma permite capturar imágenes en tiempo real y estudiar la formación de arrugas a nivel celular y de tejidos, procesos que son difíciles de observar en modelos animales tradicionales. Este desarrollo tiene un amplio potencial de aplicación en campos como la embriología, la ingeniería biomédica y la cosmética.
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