Por primera vez, Los científicos han observado una molécula de lípidos que contiene fósforo que se ensambla por sí misma para formar cubos. La investigación llevada a cabo en instalaciones que incluyen DESY ha demostrado que la forma inusual se debe a enlaces especiales en la molécula sintética, un fosfolípido particular. Los fosfolípidos juegan un papel importante en los organismos vivos, formando membranas, entre otras cosas. Los nuevos hallazgos mejoran la comprensión de las fuerzas que actúan dentro de las membranas biológicas y podrían abrir nuevas vías en la medicina. Los investigadores encabezados por Andreas Zumbühl de la Universidad de Friburgo en Suiza presentan sus resultados en la revista Angewandte Chemie .

Su estructura química especial permite que los fosfolípidos se autoensamblen para formar membranas que constan de dos capas de moléculas conectadas. Estos son un componente clave de las membranas biológicas que separan las distintas partes de una célula viva. Las membranas hechas de fosfolípidos también pueden formar automáticamente tridimensionales, estructuras cerradas, por ejemplo en el agua donde producen las llamadas vesículas.

Normalmente, tales vesículas son de forma esférica, para minimizar la tensión superficial. Sin embargo, el 1, El 2-diamidofosfolípido ahora analizado por los científicos produce vesículas cuboides a temperatura ambiente. Esto se debe a que este fosfolípido forma capas muy compactas y, por lo tanto, muy rígidas, que son muy difíciles de doblar, gracias a lazos especiales, conocidos como enlaces de hidrógeno, que minimizan la distancia entre las moléculas. Cuando se ensambla como una estructura tridimensional, la membrana sigue favoreciendo superficies planas y estructuras con el menor número de bordes posible, condiciones que satisface un cubo.

Su estructura inusual podría hacer que este fosfolípido sea interesante para aplicaciones médicas, por ejemplo, para administrar medicamentos a partes específicas del cuerpo. "Los bordes del cubo están formados por la capa molecular exterior, mientras que la capa interior tiene aquí una discontinuidad. Este defecto de la membrana significa que la estructura puede romperse allí si se sacude el cubo, "explica Zumbühl. Por lo tanto, un fármaco que se ha encapsulado en el cubo puede liberarse de forma controlada". Por ejemplo, se podría encerrar un fármaco que disuelva los coágulos de sangre y utilizarlo en caso de emergencia después de un ataque cardíaco. Se ejercerían grandes esfuerzos cortantes sobre el cubo en una arteria bloqueada, liberar el fármaco precisamente en el lugar donde puede ser más beneficioso, ", dice Zumbühl. El cubo que se está estudiando actualmente no es adecuado para este tipo de aplicaciones, sin embargo, ya que todavía es demasiado frágil.

Para el equipo de científicos de investigación, el fosfolípido examinado es sobre todo un paso importante en el camino hacia un objetivo mayor:"Nos gustaría comprender qué fuerzas actúan en la membrana, para que luego podamos influir deliberadamente en ellos. Esto nos permitiría utilizar fosfolípidos como una especie de material de construcción, para construir estructuras específicas a nivel celular, "dice Zumbühl. Para comprender los detalles precisos de los fosfolípidos, los científicos sintetizan ciertas moléculas, modificando ligeramente su estructura y propiedades cada vez, para ver qué efecto tiene esto. Porque un pequeño cambio en la estructura de un fosfolípido puede tener un gran efecto.

La línea de luz P08 en la fuente de rayos X de DESY, PETRA III, tenía que estar especialmente equipada para este tipo de investigaciones estructurales en el límite entre el aire y el agua. "Gracias a la optimización de nuestra configuración y al control exacto de las temperaturas y presiones que actúan sobre las membranas, incluso la presión superficial en una capa individual del 1, Se pudo determinar el 2-diamidofosfolípido, "explica el científico de líneas de luz Olof Gutowski de DESY, quien hizo posibles estas medidas. El resultado sorprendió a los científicos:"Durante 30 años, Generalmente se ha asumido que la presión en una membrana biológica debe ser relativamente alta, alrededor de 30 Millinewton por metro, "dice Zumbühl." En la membrana que estudiamos, sin embargo, la presión debe ser considerablemente menor, alrededor de 5 a 10 Millinewton por metro. Esto pone en duda la regla de oro de larga data ".