El Instituto IMDEA Materiales ha desarrollado membranas de hidrogel con propiedades mecánicas ajustables que reproducen fielmente el entorno mecánico de la piel humana, manteniendo al mismo tiempo una elevada biocompatibilidad. Este avance representa una plataforma mejorada para la ingeniería de tejidos cutáneos y la medicina regenerativa.
La investigación, publicada en la revista International Journal of Biological Macromolecules, demuestra cómo subproductos de la industria pesquera, como el quitosano extraído de caparazones de camarón y la gelatina obtenida de la piel de peces de aguas frías, pueden transformarse en biomateriales de alto valor añadido.
Esta estrategia ofrece una alternativa sostenible a las fuentes convencionales, al tiempo que contribuye a reducir los residuos.
El quitosano es conocido por su biodegradabilidad, sus propiedades antibacterianas y su similitud estructural con componentes de la matriz extracelular humana. Por su parte, la gelatina de pescado contiene señales biológicas que favorecen la adhesión, el crecimiento y la regeneración de las células.
Al combinar estos dos materiales renovables con un agente de reticulación biocompatible, los investigadores obtuvieron membranas transparentes de hidrogel cuyas propiedades físicas pueden ajustarse con precisión para adaptarse a diferentes aplicaciones relacionadas con la piel.
A diferencia de muchos biomateriales existentes, estas membranas presentan una transparencia superior al 85 %, lo que permite a investigadores y clínicos observar directamente las células y el desarrollo de los tejidos sin alterar el cultivo. Al mismo tiempo, su rigidez puede ajustarse dentro de un amplio rango, permitiendo reproducir con mayor fidelidad las señales mecánicas que regulan el comportamiento de las células de la piel.
El equipo modificó sistemáticamente la composición de las membranas para investigar cómo sus propiedades físicas influían en distintos tipos de células cutáneas. Los ensayos de laboratorio confirmaron una excelente citocompatibilidad, con una viabilidad celular superior al 80 % en fibroblastos de ratón, queratinocitos epidérmicos humanos y fibroblastos dérmicos humanos primarios.
Una de las formulaciones, compuesta por un 2 % de quitosano, un 2 % de gelatina de pescado y un 2 % de agente de reticulación, demostró ser especialmente eficaz. Con una rigidez comparable a la del tejido cutáneo nativo, favoreció la adhesión, expansión y proliferación a largo plazo de células de la piel humana, al tiempo que promovía la deposición de colágeno, un componente esencial para una regeneración cutánea saludable.
“Nuestro objetivo era desarrollar un biomaterial sostenible cuyas propiedades pudieran adaptarse con precisión para recrear el entorno que experimentan las células de la piel en el organismo”, explica la Dra. Jennifer Patterson, responsable del Grupo de Biomateriales y Medicina Regenerativa de IMDEA Materiales y una de las autoras del estudio.
“Al controlar la composición de la membrana, podemos influir en la forma en que las células interactúan con ella, creando una plataforma versátil para la ingeniería de tejidos cutáneos, la investigación sobre cicatrización de heridas y el desarrollo de modelos de piel en laboratorio.”
Más allá de sus prestaciones biomédicas, este trabajo también contribuye al desarrollo de la bioeconomía circular al demostrar cómo los residuos de la industria pesquera pueden convertirse en materiales avanzados para aplicaciones sanitarias.
Los investigadores consideran que esta plataforma podría utilizarse en el futuro en aplicaciones que van desde modelos de piel in vitro para ensayos farmacológicos hasta terapias regenerativas destinadas a la cicatrización de heridas.
Además de la Dra. Patterson, la publicación está firmada por Shuanglan Du, del Instituto IMDEA Materiales, el Dr. Pedro Navarrete Segado, de la Universidad de Jaén (anteriormente investigador en IMDEA Materiales), y Miguel Rey Marfil, de NAMSA.