Los hongos son más conocidos por devolver materia orgánica muerta a la Tierra, pero los científicos de materiales están explorando si algún día podrían ayudar a reparar nuestros cuerpos, en forma de hidrogeles especiales.
Para desempeñar un papel en entornos biomédicos, un hidrogel necesita una estructura de varias capas como nuestra propia piel, cartílago y músculos. Mientras algunos ingenieros trabajan en versiones sintéticas que imitan la biología, los científicos de la Universidad de Utah han encontrado un hidrogel que literalmente tiene vida propia.
Marquandomyces marquandii es una especie común de moho del suelo y un candidato prometedor para el trabajo. Este hongo ha tenido una pequeña crisis de identidad, siendo clasificado erróneamente como Paecilomyces marquandii hasta que fue reasignado a su propio género en 2020. Pronto podrá agregar el papel de “hidrogel biointegrado” a su currículum.
Los hidrogeles biointegrados se crean a partir de organismos que sabemos que forman estructuras de red intrincadas y reticuladas que pueden ser capaces de sustituir nuestros propios tejidos blandos.
“Los hidrogeles se consideran una alternativa prometedora para aplicaciones en regeneración e ingeniería de tejidos, andamios de cultivo celular, biorreactores celulares y dispositivos portátiles, debido a su capacidad para imitar fielmente las propiedades viscoelásticas de los tejidos blandos”, escribe El autor principal Atul Agrawal, ingeniero de la Universidad de Utah, y sus colaboradores.
Si bien estamos más familiarizados con los hongos y la pelusa mohosa, estos son en realidad las partes reproductivas del organismo. Los hongos se componen principalmente de una red de filamentos llamados micelio, generalmente escondidos en lo profundo de la tierra, la madera o ese viejo aguacate en el fondo de su frutero. Es esta red fibrosa en capas la que ha convertido a los hongos en un biomaterial tan interesante de explorar.
“A medida que crecen, establecen estas paredes transversales que luego compartimentan un filamento realmente largo en muchas, muchas células individuales”, dice el micólogo Bryn Dentinger del Museo de Historia Natural de Utah. “Crecerán para siempre mientras haya suficiente nutrición… hay muchas cosas que podríamos explotar de esos comportamientos que realmente no se han explorado completamente”.
Se ha probado el potencial de otros hongos como hidrogeles biomédicos, pero a menudo han resultado demasiado frágiles o se secan demasiado rápido. Ese no fue el caso de M. marquandii, que, cuando se cultivó mediante un método de fermentación líquida estacionaria, formó un hidrogel capaz de retener hasta un 83 por ciento de agua.
“Lo que están viendo aquí es un hidrogel con múltiples capas”, dice Agrawal, refiriéndose a una de las colonias de hongos que está cultivando en un matraz de vidrio, lleno del medio de cultivo líquido amarillento.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>“Es visible a simple vista, y estas múltiples capas tienen diferente porosidad. Entonces, la capa superior tiene alrededor del 40 por ciento de porosidad, y luego hay bandas alternas de 90 por ciento de porosidad y 70 por ciento de porosidad”.
Sospechan que estas diferentes capas surgen de cambios en la tasa y la estrategia de crecimiento: por ejemplo, donde los hongos alcanzaron la superficie del medio de crecimiento, su porosidad era más baja, tal vez porque priorizaban el crecimiento lateral. Esto significa que los científicos podrían modificar las condiciones de crecimiento, como el suministro de oxígeno y la temperatura, para optimizar la microestructura del hidrogel, dependiendo de para qué se pueda utilizar.
“Este en particular fue capaz de desarrollar estas capas de micelio grandes y carnosas, que es lo que nos interesa”, dice el ingeniero de materiales de la Universidad de Utah, Steven Naleway. “El micelio está hecho principalmente de quitina, que es similar a la que se encuentra en las conchas marinas y los exoesqueletos de los insectos. Es biocompatible, pero también es un tejido altamente esponjoso”.
“En teoría, se podría utilizar como plantilla para aplicaciones biomédicas o se podría intentar mineralizarlo y crear un armazón óseo”, añade Naleway.
Pasará mucho tiempo antes de que su médico pueda ofrecerle piel de hongo como tratamiento para quemaduras o un reemplazo de cadera cultivado con hongos. No se sabe que M. marquandii sea perjudicial para los humanos, pero los estudios en animales sugieren que la quitina del moho podría desencadenar reacciones alérgicas raras.
Por otro lado, M. marquandii puede ayudar a que algunas plantas crezcan. Se necesitarán muchos más experimentos para ver qué tan bien estos hongos del suelo pueden llevarse bien con el tejido vivo; no podemos arriesgarnos a un escenario como The Last of Us.
“Hasta donde sabemos, este es el primer informe de una especie de micelio que logra propiedades similares a las de un hidrogel en condiciones de crecimiento sumergido, posicionando a M. marquandii como un material novedoso y prometedor para aplicaciones biomédicas”, escribe el equipo.
Esta investigación fue publicada en The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society.