Los científicos del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de Harvard han desarrollado un adhesivo tisular de gel, elastómero y nitinol mecánicamente activo, también conocido como MAGENTA. El dispositivo implantable funciona como un robot blando y se puede adherir al exterior de un músculo. Cuando se aplica una carga eléctrica al dispositivo, un resorte interior hecho de nitinol (una aleación con memoria de forma) se calienta y comienza a actuar, creando un efecto de contracción y estiramiento en el músculo adherido. En un modelo animal de atrofia muscular, el dispositivo ralentizó la atrofia en comparación con los músculos no tratados, lo que sugiere que tiene potencial para prevenir o incluso revertir la atrofia en diversas condiciones.
La atrofia muscular, donde los músculos se desgastan progresivamente, puede ser causada por una variedad de factores, desde la inmovilidad debido a una lesión hasta trastornos neurológicos, como la esclerosis lateral amiotrófica y la esclerosis múltiple. Un método potencial para tratar la atrofia implica estimular y manipular los músculos en forma de mecanoterapia. Sin embargo, simplemente masajear los músculos de una persona es difícil de lograr de manera controlada, sostenida y consistente. Sería muy beneficioso un sistema que pueda ofrecer una contracción y un estiramiento uniformes de los músculos y que afecte tanto a las capas superficiales como a las más profundas del músculo.
Esta última tecnología del Instituto Harvard Wyss, llamada MAGENTA, tiene como objetivo lograrlo. "Con MAGENTA, desarrollamos un nuevo sistema integrado de múltiples componentes para la mecanoestimulación del músculo que se puede colocar directamente sobre el tejido muscular para activar vías moleculares clave para el crecimiento", dijo David Mooney, investigador involucrado en el estudio. "Si bien el estudio proporciona la primera 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 diversos entornos de enfermedades donde la atrofia es un problema importante".
El resorte de accionamiento en el corazón del dispositivo MAGENTA está protegido por una matriz de elastómero para evitar que el calor generado afecte los tejidos cercanos, y el sistema también incorpora un adhesivo resistente que suelda el dispositivo al músculo subyacente, a lo largo del eje natural del movimiento muscular. . Los investigadores también han estado experimentando con el uso de un láser para calentar el resorte, haciendo que el sistema sea inalámbrico.
“La creciente comprensión de que las mecanoterapias pueden abordar necesidades críticas insatisfechas en la medicina regenerativa de maneras que las terapias basadas en medicamentos simplemente no pueden, ha estimulado una nueva área de investigación que conecta las innovaciones robóticas con la fisiología humana hasta el nivel de las vías moleculares que transducen diferentes estímulos mecánicos”, dijo Donald Ingber, director fundador de Wyss. "Este estudio realizado por Dave Mooney y su grupo es un ejemplo muy elegante y con visión de futuro de cómo este tipo de mecanoterapia podría usarse clínicamente en el futuro".
El dispositivo MAGENTA con su resistente superficie adhesiva de hidrogel (que se muestra a la izquierda) se implantó en el músculo de la pantorrilla de un ratón que, en el modelo de atrofia, luego se inmovilizó durante un período de tiempo más largo para inducir la atrofia muscular. Accionar el dispositivo encendiendo la electricidad permite que se contraiga, generando estimulación mecánica en el músculo subyacente, mientras que apagar la electricidad permite que el dispositivo y el músculo se relajen (fila superior a la derecha). Los paneles en la parte inferior derecha muestran dónde se desplaza el tejido muscular como resultado de la contracción y relajación de MAGENTA con un cambio de color del azul al rojo que indica áreas desplazadas en el tejido muscular.
Estudio en Nature Materials : el adhesivo tisular activo activa los mecanosensores y previene la atrofia muscular
Vía: Instituto Wyss