Investigacin
saradomingo
Dom, 16/06/2024 - 08:00
Innovacin

Ingeniero industrial de formacin,Daniel Garca Gonzlez(Legans, 31 aos) empez trabajando en el rea aereoespacial, estudiando materiales de aeronaves. Pero la biologa se cruz en su camino y dio un giro a su destino profesional. Hoy, este investigador de la Universidad Carlos III (UC3M),Premio Nacional de Investigacin para Jvenes 2023, tiene una de las carreras ms prometedoras en la biociencia espaola aunando mecnica y biologa.
Junto a un equipo multidisciplinar, Garca Gonzlez ha desarrollado una plataforma tecnolgica para reproducir en el laboratorio lo que ocurre en el organismo cuando se producen distintas patologas, como un traumatismo cerebral, la progresin de un tumor o la cicatrizacin de una herida.
La tecnologa, que se vale demateriales inteligentes y biocompatiblesque responden a estmulos magnticos, permite imitar al detalle y simular los cambios que tienen lugar en esos procesos.
Como si de un escenario biolgicoin vitrose tratara, la plataforma hace posible emular el entorno mecnico de las clulas, los distintos condicionantes que pueden influir en su comportamiento. Garca Gonzlez lo explica con ejemplo aclarador. "Cualquiera que lo haya hecho, sabe queno es lo mismo correr en asfalto que hacerlo sobre la arena de la playa. El entorno estructural y mecnico afecta a la forma en que desarrollamos una actividad, ejerce una influencia. Con las clulas pasa lo mismo. El sustrato que las rodea, su rigidez, las deformaciones u otras seales mecnicas tambin afectan mucho. Es algo que por ejemplo se ve claramente en un proceso de cncer, donde el entorno del tumor es clave para determinar cmo crece o cmo se disemina", seala en su laboratorio, mientras ensea una muestra delsustrato celular inteligenteque el equipo ha creado.
Una orden en el ordenador enva al sustrato un estmulo magntico, y el material empieza a deformarse, como si lo estuviramos tocando, tirando de l. "Desde el exterior, de forma no invasiva, gracias a campos magnticos, nosotros podemos imponer determinados estados mecnicos y ver cmo reaccionan las clulas", expone el investigador. Y en sus palabras se nota la emocin de quien siente que ha encontrado una va con un enorme potencial por explorar. El proyecto ha recibido financiacin del programa del Consejo Europeo de Investigacin (ERC Starting Grant y Proof of Concept), que apoya la excelencia cientfica.
"Todo esto", subraya, "ha sido posible gracias a un equipo conespecialistas de distintas disciplinasque han permitido la combinacin de teoras fsicas, modelos computacionales, sntesis de materiales y desarrollos de plataformas tecnolgicas, como unaimpresora 4D".
Uno de los escenarios que permite emular la plataforma, denominadaNeoMag, es lo que ocurre en el cerebro cuando se produce un golpe en la cabeza.
En este tipo de traumatismos, sobre el cerebro "se ejerce una fuerza muy rpida, muy abrupta y compleja que puede tener consecuencias cognitivas", explica Garca Gonzlez. "La tecnologa que hemos desarrollado nos permitereproducir en el laboratorio todos esos efectos mecnicos, entender qu les pasa a las clulas, cmo se deforman, qu ocurre en sus estructuras y cules son las consecuencias", aade.
En un reciente artculo publicado en la revistaAdvanced Materials, el equipo ha desgranado lo que les sucede en concreto a los astrocitos, un tipo de clula cerebral, ante un golpe simulado en la plataforma.
Segn su anlisis, la fuerza del golpe genera una serie de deformaciones que impactan directamente sobre la estructura de estas clulas, que se vuelve catica, e influye en los canales mecanosensitivos, una va de comunicacin intracelular que se produce a travs deintercambios de seales elctricas. "Las seales de calcio que permiten ver cmo se estn comunicando estas clulas muestran una primera reaccin en la que las clulas se alteran, como si quisieran chillar y pedir ayuda", explica en lenguaje coloquial Garca. "Pero luego vemos que llega un momento que saturan y ese sobreesfuerzo hace que se queden calladas y no sean capaces de comunicarse". Esa alteracin en la comunicacin, contina, explicara los fallos cognitivos o la prdida de memoria que a menudo se derivan de un golpe fuerte en la cabeza.
"Somos capaces de reproducir esos patrones de deformacinen nuestro sustrato inteligente e incluso amplificarlos al 50%, por encima de los niveles que generan dao cerebral. Y podemos reproducirlo a la vez que vemos qu le sucede a las clulas, algo que no era posible hasta ahora", remarca el cientfico, que volvi a Espaa desde Oxford con una beca de atraccin de talento y ahora dirige el laboratorio de Estructuras Multifuncionales y Biomecnica en la Universidad Carlos III.
REDUCIR LA EXPERIMENTACIN CON ANIMALES
La herramienta que el equipo ha desarrollado, seala Garca Gonzlez con entusiasmo, abre la puerta a un sinfn de investigaciones y podra permitir reducir la experimentacin con animales.
Lo subraya tambinClara Gmez Cruz, investigadora de la unidad y primera firmante del citado trabajo. "Es cierto que la experimentacin animal sigue siendo esencial para el avance cientfico en biomedicina. Sin embargo, me parece importante destacar que la tecnologa que hemos desarrollado permite el estudio del desarrollo de estas enfermedades, reduciendo la necesidad de recurrir a modelos animales para fases especficas de la investigacin".
En el futuro, si todo va bien, la tecnologa podra incluso servir paramodificar el comportamiento de las clulas desde el exterior, usando campos magnticos, plantean los investigadores.
Al principio, el equipo pens que la plataforma sera til principalmente para estudios de enfermedades neurolgicas, pero a medida que han desarrollado las herramientas, han visto que el potencial de aplicaciones es mucho ms amplio y variado. "El principal reto que nos planteamos ahora es estandarizar la tecnologa y llevarla a distintos laboratorios, de manera que podamos transformar investigacin bsica o de ciencia fundamental en soluciones y revertir este trabajo a la sociedad", expone Garca Gonzlez. Para conseguir este objetivo, el equipo ha puesto en marcha laspin-off60Nd que busca "generar nuevos mtodos para optimizar el desarrollo de tratamientos mdicos, incluyendo consideraciones biomecnicas y mecanobiolgicas en los mismos".
A menudo tenemos una idea, pero no percibimos que pueda ser una innovacin, "Es imprescindible que sigan apareciendo unidades de innovacin en los hospitales", "La innovacin ha de interpretarse en 360 y siempre debe estar centrada en las personas"
El grupo de cientficos ya ha iniciado colaboraciones con distintos grupos de investigacin interesados en lo que la plataforma puede ofrecer. "Por ej
Daniel Garca, Premio Nacional de Investigacin Joven en 2023, utiliza la tecnologa que permite imitar y simular los cambios que tienen lugar en distintas enfermedades.
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Cristina G. Lucio
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