Los equinodermos pueden cambiar rápidamente su rigidez
Científicos de la Universidad Queen Mary de Londres (QMUL) han descubierto por primera vez cómo pueden cambiar rápidamente la rigidez de su cuerpo los animales marinos llamados pepinos de mar, lo que podría servir de base para el desarrollo de nuevos biomateriales para aplicaciones en medicina.
Una de las moléculas más abundantes en el cuerpo humano es el colágeno, una proteína estructural que forma los huesos, ligamentos y la piel. Una vez que se forman estos tejidos, sus propiedades mecánicas sólo se pueden cambiar lentamente durante días o semanas - por ejemplo, en las mujeres embarazadas el tejido colágeno en el útero se ablanda lentamente en preparación para el parto.
Todos los animales tienen colágeno, pero un grupo de invertebrados marinos - los equinodermos, que incluyen estrellas de mar y pepinos de mar - han evolucionado para tener tejidos de colágeno con una propiedad única: pueden cambiar rápidamente su rigidez. Este tipo de colágeno se conoce como tejido colágeno mutable (MCT), es controlado por el sistema nervioso y es útil cuando, por ejemplo, los animales necesitan 'volverse blandos' para poder evitar la depredación. Sin embargo, no se conocían hasta ahora los mecanismos por los que el pepino de mar puede cambiar su rigidez.
El autor principal, el Dr. Himadri Gupta, del Instituto de Bioingeniería de QMUL, dijo: "El MCT del pepino de mar puede servir como una plantilla para materiales bio-inspirados que puedan imitar sus notables propiedades. Estos podrían ser útiles en los andamios flexibles para la ingeniería de tejidos, tratamientos cosméticos contra envejecimiento de la piel, biosensores implantables y materiales blandos para la robótica".
En el estudio, publicado en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias, el equipo de QMUL analizó la pared del cuerpo de pepinos de mar utilizando técnicas de rayos X en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Grenoble, Francia.
La capacidad del pepino de mar para cambiar la forma de la pared del cuerpo se debe a los cambios en la rigidez de una matriz interfibrilar rica en proteínas, que se une con fibrillas de colágeno.
El co-autor, el profesor Maurice Elphick de la Facultad de Ciencias Químicas y Biológicas de QMUL, dijo: "Los pepinos de mar son increíblemente flexibles y este estudio demuestra que su capacidad de cambiar de forma no es el resultado de los cambios en las fibrillas de colágeno en sí mismas, sino en el andamio interfibrilar que hace los enlaces cruzados con ellas".
En primer autor y el estudiante de doctorado Jingyi Mo, de la Facultad de Ingeniería y Ciencia de los Materiales de QMUL, agregó: "Se han diseñado muchos biomateriales de colágeno para que coincidan con la química de superficie de las células y tejidos del cuerpo, pero son muy pocos los que pueden cambiar sus propiedades mecánicas rápidamente".
Los investigadores esperan reducir y aislar las moléculas que llevan a estas propiedades de la pared del cuerpo del pepino de mar lo que, a su vez, puede ayudar en la comprensión de cómo aplicar esta investigación en medicina y cosmética.
Artículo científico: Interfibrillar stiffening of echinoderm mutable collagenous tissue demonstrated at the nanoscale
