Dos equipos de investigación de la Universidad Tecnológica de Viena colaboraron estrechamente para desarrollar un nuevo método llamado «fotoinjerto 3D». El equipo de ciencia de materiales del profesor Jürgen Stampfl y el grupo de investigación de química macromolecular del profesor Robert Liska.
Los equipos desarrollaron un método para unir moléculas exactamente en el lugar correcto. Estamos hablando de objetos tridimensionales en una escala micrométrica aquí. Ya hay muchas formas de hacer esto, pero lo que hace que este método sea tan especial es que las propiedades químicas de los materiales se pueden ajustar con precisión micrométrica. Cuando se cultiva tejido biológico, este método puede permitir el posicionamiento de señales químicas, indicando a las células vivas dónde unirse. La nueva técnica también es prometedora para la tecnología de sensores: podría crearse un diminuto “laboratorio en un chip” tridimensional, en el que moléculas colocadas con precisión reaccionan con sustancias del medio ambiente.
Cómo funciona
Este nuevo método no es exactamente igual que la impresión 3D. La impresión 3D no habría sido útil: “Reunir un material a partir de pequeños bloques de construcción con diferentes propiedades químicas sería extremadamente complicado”, dice Aleksandr Ovsianikov. «Es por eso que partimos de un andamio tridimensional y luego unimos las moléculas deseadas en las posiciones correctas».
Un láser incide en el hidrogel (amarillo) y le une moléculas en puntos específicos del espacio (verde).
Con los rayos láser, las moléculas pueden fijarse exactamente en la posición correcta en un material tridimensional. Los científicos comienzan con un llamado hidrogel, un material hecho de macromoléculas, dispuestas en una malla suelta. Entre esas moléculas, quedan grandes poros, a través de los cuales otras moléculas o incluso células pueden migrar.
Se introducen moléculas especialmente seleccionadas en la red de hidrogel, luego se irradian ciertos puntos con un rayo láser. En las posiciones donde el rayo láser enfocado es más intenso, se rompe una unión fotoquímicamente lábil. De esa manera, se crean intermedios altamente reactivos que se adhieren localmente al hidrogel muy rápidamente. La precisión depende del sistema de lentes del láser, en la Universidad Tecnológica de Viena se podría obtener una resolución de 4 µm. “Al igual que un artista, colocando colores en ciertos puntos del lienzo, podemos colocar moléculas en el hidrogel, pero en tres dimensiones y con alta precisión”, dice Aleksandr Ovsianikov.
Para que se puede utilizar
Dependiendo de la aplicación, se pueden utilizar diferentes moléculas. El fotoinjerto 3D no solo es útil para la bioingeniería sino también para otros campos, como la fotovoltaica o la tecnología de sensores. En un espacio muy pequeño, se pueden colocar moléculas que se adhieran a sustancias químicas específicas y permitan su detección. Se hace posible un «laboratorio en un chip» tridimensional microscópico.
Fuente: Universidad Tecnológica de Viena
