Hidrogeles que cambian de forma muestran potencial para ingeniería de tejidos y cicatrización de heridas

Los enfoques convencionales pueden tener dificultades para reproducir estructuras con geometrías intrincadas y rasgos superficiales.

Para superar estas limitaciones, los investigadores han desarrollado una estrategia de bio-kirigami en 4D que programa construcciones blandas, compatibles con las células, para transformarse con el tiempo en formas complejas similares a las de los tejidos.

Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois Chicago desarrollaron la Estrategia de Bio-Kirigami en 4D para la Ingeniería de Curvaturas Complejas de Tejidos. El enfoque aplica principios de kirigami a materiales blandos, tipo gel, que pueden sostener células vivas, programando las construcciones para que se doblen, se plieguen y se transformen después de su fabricación sin manipulación adicional.

La plataforma utiliza hidrogeles elaborados a partir de derivados de la gelatina y alginato, un polímero natural derivado de las algas marinas. Mediante fotolitografía, los investigadores aplicaron luz con patrones para crear regiones con diferentes densidades de reticulación, lo que permite que zonas seleccionadas de las construcciones se expandan y se deformen de manera controlada con el tiempo.

Las construcciones incluyen un armazón exterior rígido que mantiene su forma en el medio de cultivo, mientras que las regiones internas están diseñadas para absorber el medio y expandirse. Esta estructura permite una transformación programada de la forma a la vez que sigue siendo compatible con la supervivencia, el crecimiento y la diferenciación celular a largo plazo.

Publicado en Cell Biomaterials el 14 de octubre de 2026, el estudio demostró que la plataforma podía generar geometrías tridimensionales complejas junto con la formación de nuevo tejido. A continuación, los investigadores planean evaluar la tecnología en modelos animales como un paso hacia posibles aplicaciones clínicas.

“Nuestra investigación demuestra que los hidrogeles con patrón de kirigami, citocompatibles, pueden diseñarse para doblarse, plegarse y transformarse de forma autónoma en formas tridimensionales complejas”, afirmó Kaelyn L. Gasvoda, graduada de la Universidad de Illinois Chicago en 2024 e investigadora posdoctoral en Mayo Clinic. 

“Vemos un potencial significativo para que esta tecnología permita diseñar tejidos con arquitecturas tridimensionales complejas, precisamente al tiempo que facilita la organización espacial de múltiples tipos celulares para apoyar sus funciones distintas”, dijo Aixiang Ding, profesora asociada de investigación.

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Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois Chicago