Investigadores del centro gallego CiQUS han creado dos piezas a escala nanométrica para que formen parte de máquinas moleculares, con las que se podrán ejecutar diferentes tareas. Se trata de una cápsula con la capacidad de atrapar o liberar moléculas, y un tubo molecular con una zona estrecha por el que circulan fluidos.
La nanotecnología ha revolucionado el conocimiento de la materia, expandiendo su ámbito de estudio hasta límites apenas imaginables hace sólo unas décadas. Basándose en el principio fundamental de poder manipular átomos y moléculas a voluntad, los químicos son hoy capaces de diseñar nuevos e innovadores materiales del tamaño de una millonésima de milímetro, construyendo su estructura a partir de minúsculos fragmentos de tan sólo un nanómetro.
También estudian sus propiedades y desarrollan posibles aplicaciones. De hecho, el último Premio Nobel de Química ha ido a parar a los grandes impulsores de los que quizá sean los artilugios más sofisticados y prometedores de los últimos años: las ‘máquinas moleculares’. Investigadores de todo el mundo trabajan para hacer realidad en un tiempo razonable este tipo de moléculas programables, capaces de cumplir con las diferentes misiones encomendadas por sus creadores en el laboratorio.
En este contexto, distintas aproximaciones desarrolladas en el Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela han demostrado ya la idoneidad de utilizar pequeños compuestos cíclicos en la preparación de materiales moleculares de este tipo, describiendo en detalle el desarrollo de nuevos componentes para máquinas moleculares.
Ahora, las revistas JACS (Journal of the American Chemical Society) y Nanoscale se hacen eco de las recientes contribuciones desarrolladas en el centro por los científicos Lionel Ozores y Alberto Fuertes, artífices de dos nuevos elementos diseñados para estas diminutas máquinas.
En el primer estudio, los investigadores han creado una cápsula a modo de contenedor: un ‘recipiente’ vacío que puede albergar moléculas con propiedades complementarias a las de la cavidad, que posee la facultad de ‘atraparlas’ o ‘liberarlas’. Según explica Lionel Ozores, "hablamos de un proceso reversible y controlable a partir de las condiciones ambientales, que podría tener aplicaciones en el desarrollo de nuevos sistemas de transporte de fármacos, así como en nuevas estrategias destinadas a la limpieza molecular, encapsulando moléculas nocivas para reducir su toxicidad".
Un tubo molecular pionero
El segundo trabajo presenta una nueva estructura de gran utilidad, ya que se trata del primer tubo molecular que contiene una zona más estrecha, a través de la cual los fluidos se desplazan a mayor velocidad. En la escala macroscópica, este tipo de dispositivos –conocidos como tubos de Venturi- se emplean para medir la velocidad de un fluido, y sus aplicaciones son numerosas en múltiples ámbitos: tubos de aspiración utilizados en clínicas dentales, bombas de agua usadas en acuarios, carburadores…
Sin embargo, la mayor utilidad de estos tubos de Venturi reside en su papel como modelos de estudio de las proteínas implicadas en el transporte de iones, por su similitud estructural: "Estas proteínas juegan un papel fundamental en nuestro sistema sensorial, y su mal funcionamiento da lugar a múltiples trastornos o enfermedades", afirma el primer autor del trabajo, Alberto Fuertes, quien se muestra optimista ante las nuevas ‘piezas’ obtenidas: "Esperamos que estos componentes supongan un nuevo paso hacia el desarrollo de máquinas moleculares que permitan mejorar nuestro modo de vida", asegura. Ambos trabajos han sido dirigidos por los profesores de la USC Juan Granja y Manuel Amorín, investigadores del CiQUS.
Referencias bibliográficas:
Haxel Lionel Ozores et al. “Self-Assembling Molecular Capsules Based on α,γ-Cyclic Peptides”. JACS, 2017. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b10456
Alberto Fuertes et al. “Self-assembling Venturi-like peptide nanotubes”. Nanoscale 9, 748-753, 2017.http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/nr/c6nr08174f#!divAbstract
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido la mitad de este galardón al bioquímico estadounidense David Baker por diseñar desde cero nuevas proteínas mediante su programa RoseTTAFold. La otra mitad la comparten el británico Demis Hassabis y el también estadounidense John M. Jumper, ambos de la empresa DeepMind de Google, que lograron predecir las estructura proteicas con IA.
Un estudio internacional con participación del CSIC ha demostrado que reemplazar un solo átomo en posiciones estratégicas de la secuencia genética puede revertir su dirección de rotación. Según los autores, el hallazgo podría convertirse en una importante diana terapéutica al desempeñar un papel importante en diversos procesos biológicos.
