As universidades de Santiago e Oxford avanzan xuntas na investigación con nanotecnoloxía da membrana celular

Investigadores das universidades de Santiago de Compostela e Oxford (Reino Unido) veñen de publicar na revista científica internacional ACS Nano as conclusións dun traballo que analiza o comportamento da membrana celular perante a presenza de nanotubos, servíndose de distintas técnicas de supercomputación.

O estudo, dirixido e desenvolvido pola investigadora do CiQUS Rebeca García Fandiño e o profesor M.S.P. Sansom, director do Departamento de Biofísica da Universidade de Oxford, coa participación do profesor Ángel Piñeiro do Departamento de Física Aplicada da USC, ofrece conclusións de grande importancia cara ao deseño de novas canles biomiméticas, contribuíndo de forma significativa á súa posible aplicación como futuros fármacos ou biosensores.

A membrana celular é un tecido orgánico e flexible que rodea e protexe a estrutura de cada unha das células do noso organismo e mantén illados todos os seus compoñentes internos. Funciona, ademais, como unha sorte de aduana biolóxica, regulando o intercambio de substancias entre o interior e o exterior da célula a través dunha serie de proteínas integrais que actúan como poros, mediante as cales se exerce o control sobre o transporte das moléculas que tratan de atravesalas.  

Nos últimos anos, os avances máis disruptivos en nanotecnoloxía espertaron grande interese por emular estas canles biolóxicas, atraendo aos científicos cara ao desenvolvemento de novos métodos de síntese que permitan crear canles análogas ás observadas nas membranas celulares. Na práctica, a base fundamental de moitas destas canles sintéticas (que necesariamente haberán de contar cunha alta eficiencia selectiva no transporte de ións e moléculas) son os nanotubos, mais polo momento tanto o seu deseño como fabricación son aínda un reto, xa que ademais de cumprir coa función asignada deben tamén amosar que non resultan prexudiciais para as propias células. 

Un futuro de estruturas tubulares nanoscópicas con multitude de aplicacións só será realidade na medida en que se completen con éxito as distintas fases do coñecemento, explica a Universidade de Santiago. Sería inviable imaxinar un escenario desas características sen ter obtido previamente unha comprensión detallada non só dos efectos que as canles sintéticas producen sobre as bicapas lipídicas, senón tamén da influencia que a inserción dos nanotubos pode exercer na propia dinámica da membrana celular. Estes estudos apriorísticos son cruciais para a mellora do deseño de nanoporos biomiméticos –é dicir, que imitan aos poros naturais–  co obxectivo de garantir que sexan estables e reducir os seus posibles efectos tóxicos. 

Os resultados do traballo que agora publica o equipo da USC, baseados en simulacións computacionais de dinámica molecular e publicados na recoñecida revista ACS Nano, revelan que existen grandes diferenzas nos mecanismos de adaptación que activan a membrana celular ante a inserción de diferentes tipos de nanotubos, un comportamento dispar que se manifesta especialmente na superficie exterior das canles, así como nos lípidos da membrana que os rodean. 

----------------------------------------------

Rebeca Garcia-Fandiño, Ángel Piñeiro, Jemma L. Trick, e Mark S. P. Sansom (2016). Lipid Bilayer Membrane Perturbation by Embedded Nanopores: A Simulation Study. ACS Nano, 10 (3), 3693-3701. DOI: 10.1021/acsnano.6b00202