El potencial dinámico de los materiales bidimensionales inmunoseguros en aplicaciones biomédicas
Los materiales bidimensionales (2D) son herramientas muy potentes para la investigación biomédica debido a sus propiedades estructurales y funcionales únicas. Se suelen estructurar en capas finas y se caracterizan por su gran superficie, su elevada conductividad eléctrica, su resistencia mecánica y sus propiedades químicas ajustables. Además, son biocompatibles y pueden interactuar con moléculas y células biológicas. En conjunto, estas propiedades confieren a los materiales 2D una gran versatilidad y adaptabilidad para toda una variedad de aplicaciones sanitarias, que van desde la administración selectiva de fármacos y la biodetección a la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa.
Interacción del sistema inmunitario con MXenos
El proyecto SEE, llevado a cabo con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, se centró en los MXenos: estructuras 2D compuestas por carbono y metales de transición que tienen un gran potencial biomédico. Los MXenos pueden modular e interactuar con el sistema inmunitario en función de la aplicación. Ello significa que podrían utilizarse para favorecer una activación inmunitaria beneficiosa, por ejemplo, en la cicatrización de heridas, donde las células inmunitarias tienen una gran importancia en el proceso de reparación tisular. Por el contrario, en las afecciones que requieren inmunosupresión, los MXenos podrían ayudar a aliviar la inflamación. Sin embargo, esta doble capacidad de los MXenos suscita preocupación debido a respuestas inflamatorias perjudiciales u otros efectos inmunitarios adversos. «Nuestro objetivo era investigar cómo interactúan los MXenos con las células inmunitarias y las células cutáneas para, de este modo, diseñar materiales seguros para uso clínico», explica Lucia Gemma Delogu, supervisora del proyecto.
Técnicas avanzadas para evaluar la seguridad de los MXenos
El equipo del proyecto SEE empleó diferentes técnicas punteras para evaluar las interacciones de los MXenos. Los ensayos «ex vivo» e «in vivo» con células inmunitarias primarias y modelos de piel humana proporcionaron datos básicos sobre la citotoxicidad, la activación de las células inmunitarias y la liberación de citocinas. Para obtener resultados precisos y de alta resolución, en el proyecto se usó la citometría de masa por tiempo de vuelo de célula única, CyTOF, por sus siglas en inglés, en la que se emplean anticuerpos marcados con metales para analizar múltiples marcadores celulares y células inmunitarias. Los investigadores combinaron la CyTOF con la imagenología de haces de iones por tiempo de vuelo (MIBI-TOF, por sus siglas en inglés) para visualizar los MXenos dentro de los tejidos y determinar su distribución y sus interacciones celulares. El equipo del proyecto SEE fue pionero en el uso de la CyTOF y la MIBI-TOF en una estrategia sin marcaje denominada LINKED, lo cual posibilitó establecer un nuevo método para el análisis de célula única de alto rendimiento y la evaluación de la biocompatibilidad de materiales 2D. Este método permitió a los investigadores examinar las interacciones de los MXenos en un amplio espectro de tipos celulares y tejidos, lo cual proporcionó una perspectiva única sobre el potencial de los MXenos en un entorno clínico. Los MXenos mostraron biocompatibilidad en aplicaciones cutáneas y favorecieron la cicatrización de heridas, sin comprometer la viabilidad de los queratinocitos epidérmicos humanos. La ausencia de citotoxicidad es esencial para preservar la salud de la piel en aplicaciones cosméticas y biomédicas.
Importancia de la estrategia y perspectivas futuras
«Los conocimientos obtenidos con LINKED no solo mejoran nuestra comprensión de los MXenos en biomedicina, sino que también contribuyen al diseño de materiales 2D con propiedades inmunitarias ajustables», comenta Delogu. El proyecto ha despertado el interés de socios industriales, y los resultados preliminares sobre la seguridad de los MXenos han dado lugar a una solicitud de patente provisional, lo cual constituye un paso decisivo hacia la comercialización. Es más, la técnica multiplexada LINKED se puede emplear para la detección de otros materiales 2D en la investigación biomédica, así como en aplicaciones que más allá de la atención sanitaria como la catálisis, el almacenamiento de energía y la inteligencia artificial.
Palabras clave
SEE, MXenos, materiales 2D, CyTOF, células inmunitarias, MIBI-TOF, células cutáneas
