Minúsculos nanorrobôs de ouro em uma matriz de gel ajudam as células-tronco a “se transformarem” em células ósseas. Este poderia ser um novo método para cultivar tecidos personalizados sob demanda.
Pesquisadores do Universidade Técnica de Munique (TUM) utilizou nanorrobôs para estimular com precisão as células-tronco, levando à sua transformação consistente em células ósseas. Os resultados foram relatados em Materiais Avançados.
Para fazer isso, os robôs aplicam pressão externa em locais específicos da parede celular. Esta abordagem poderia permitir tratamentos mais rápidos no futuro.
Os nanorrobôs da professora Berna Özkale Edelmann são feitos de pequenas barras de ouro e correntes de plástico.
Vários milhões delas estão encerradas numa almofada de gel de apenas 60 micrómetros, juntamente com algumas células estaminais humanas. Alimentados e controlados por luz laser, os robôs, que se assemelham a pequenas bolas, estimulam mecanicamente as células-tronco, exercendo pressão.
Aquecemos o gel localmente e utilizamos o nosso sistema para determinar com precisão as forças com que os nanorrobôs pressionam a célula – estimulando-a assim.
Berna Özkale Edelmann, professora, Universidade Técnica de Munique
Esta estimulação mecânica inicia a atividade bioquímica dentro da célula. Os canais iônicos alteram as características celulares, ativando proteínas, incluindo uma que é crítica para a formação óssea.
Dentro de três dias, uma célula-tronco pode ser consistentemente induzida a se transformar em uma célula óssea se for estimulada no ritmo adequado e com a força apropriada (baixa). Este procedimento pode ser realizado dentro de três semanas.
O padrão de estresse correspondente também pode ser encontrado para cartilagem e células cardíacas.S. É quase como na academia: treinamos as células para uma determinada área de aplicação. Agora só precisamos descobrir qual padrão de estresse se adapta a cada tipo de célula
Berna Özkale Edelmann, professora, Universidade Técnica de Munique
Forças Mecânicas para Transformação em Células Ósseas
Os pesquisadores usam células-tronco mesenquimais para gerar células ósseas. Acredita-se que estas sejam as “células de reparo” do corpo. Eles variam em tamanho de 10 a 20 micrômetros e podem crescer em ossos, cartilagens ou células musculares.
O desafio é que, até agora, distinguir entre células no crescimento de células estaminais tem sido complicado e difícil de gerir.
Desenvolvemos uma tecnologia que permite que forças sejam aplicadas à célula com muita precisão num ambiente tridimensional. Isto representa um avanço sem precedentes no campo.
Berna Özkale Edelmann, professora, Universidade Técnica de Munique
Os pesquisadores acreditam que esta tecnologia também poderia ser usada para gerar células cartilaginosas e cardíacas a partir de células-tronco humanas.
Os médicos podem eventualmente necessitar de cerca de um milhão de células diferenciadas para tratamento.
É por isso que o próximo passo é automatizar o nosso processo de produção para que possamos produzir mais células mais rapidamente.
Berna Özkale Edelmann, professora, Universidade Técnica de Munique
Referências de periódicos:
Wang, C., e outros. (2025) Microgéis 3D alimentados por fototermia regulam mecanicamente células-tronco mesenquimais sob força anisotrópica. Materiais Avançados. DOI: 10.1002/adma.202506769.
Iyisan, N., e outros. (2025). A pressão hidrostática induz a diferenciação osteogênica de células-tronco únicas em microgéis viscoelásticos 3D. Pequena Ciência. DOI:10.1002/smsc.202500287.