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Simulaciones para analizar la presencia de nanotubos en la membrana celular

Investigadores del centro gallego CiQUS y la Universidad de Oxford han analizado con técnicas de supercomputación el comportamiento de la membrana celular ante la presencia de nanotubos. Los resultados de las simulaciones pueden ayudar al diseño de nuevos canales biomiméticos y su posible aplicación en fármacos o biosensores.

Simulación de la creación de un nanoporo por la inserción de una macromolécula en una membrana celular. / CiQUS

Además de aislar, las membranas celulares funcionan como una aduana biológica, regulando el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula a través de una serie de proteínas integrales que actúan como poros. Con ellas se ejerce el control sobre el transporte de las moléculas que tratan de atravesarlas. Algunos de los últimos avances en nanotecnología tratan de emular estos canales biológicos, atrayendo a los científicos hacia el desarrollo de nuevos métodos de síntesis que permitan crear canales análogos a los observados en las membranas celulares.

En la práctica, la base fundamental de muchos de estos canales sintéticos (que deben contar con una alta eficiencia selectiva en el transporte de iones y moléculas) son los nanotubos, pero por el momento tanto su diseño como su fabricación son aún un reto, ya que además de cumplir con la función asignada, no deben ser dañinos para las propias células.

Los resultados pueden ayudar al diseño de nuevos canales biomiméticos, con aplicación en fármacos y biosensores

En este contexto, investigadores del centro gallego CiQUS y la Universidad de Oxford publican en la revista ACS Nano un estudio donde analizan, con simulaciones computacionales de dinámica molecular, el comportamiento de los nanoporos, la bicapa lipídica de la membrana y cómo afecta a esta la presencia de nanotubos.

Los resultados revelan que existen grandes diferencias en los mecanismos de adaptación que activa la membrana celular ante la inserción de diferentes tipos de nanotubos, un comportamiento dispar que se manifiesta especialmente en la superficie exterior de los canales, así como en los lípidos que los rodean. La creación de uno de estos poros de tamaño nanométrico debido a la inserción de una macromolécula en una membrana puede perturbar la organización dinámica de los lípidos.

El estudio, dirigido por la investigadora del CiQUS Rebeca García Fandiño y el profesor M.S.P. Sansom (director del Departamento de Biofísica de la Universidad de Oxford) con la participación del profesor Ángel Piñeiro (departamento de Física Aplicada de la Universidad de Santiago de Compostela), ofrece conclusiones de gran importancia de cara al diseño de nuevos canales biomiméticos, contribuyendo de forma significativa a su posible aplicación como futuros fármacos o biosensores.

Referencia bibliográfica:
Rebeca Garcia-Fandiño, Ángel Piñeiro, Jemma L. Trick, Mark S. P. Sanso. "Lipid Bilayer Membrane Perturbation by Embedded Nanopores: A Simulation Study". ACS Nano, 2016, 10 (3), pp 3693–3701.

Fuente: CiQUS
Derechos: Creative Commons
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