Una combinación de microtúbulos naturales y receptores macrocíclicos sintéticos permite la luz controlada, agregación reversible de los microtúbulos en nanoestructuras más grandes. Como han informado los científicos chinos en la revista Angewandte Chemie , cuando en un entorno celular estos microtúbulos agregados también pueden cambiar la morfología celular, causando muerte celular. Los investigadores esperan aprender más sobre las enfermedades causadas por la agregación inadecuada de proteínas.

En naturaleza, la agregación de moléculas en superestructuras juega un papel importante. Los microtúbulos dinámicos son filamentos de proteínas que se combinan con otros componentes para formar los citoesqueletos de nuestras células. Durante el ciclo celular, Los microtúbulos se montan y desmontan constantemente. Científicos de la Universidad de Nankai y el Centro de Innovación Colaborativa de Ciencia e Ingeniería Química (Tianjin, China) concibió la idea de combinar microtúbulos en agregados supramoleculares más grandes utilizando "receptores" sintéticos. De esta forma esperaban producir biomateriales innovadores y adquirir nuevos conocimientos sobre los procesos de agregación biológica.

Para unir los receptores sintéticos a los microtúbulos, el equipo que trabaja con Yu Liu eligió un medicamento contra el cáncer llamado paclitaxel. Esta molécula se une a los microtúbulos y bloquea la deconstrucción del citoesqueleto, detener la división celular y causar la muerte celular. Como receptor, los investigadores eligieron una molécula grande en forma de copa de la familia de las ciclodextrinas. Estas moléculas macrocíclicas pueden incorporar otras moléculas como "huéspedes" en sus grandes cavidades. En este caso, el huésped es un arilazopirazol (AAP), una molécula con dos anillos aromáticos unidos por un doble enlace nitrógeno-nitrógeno. La molécula puede tomar una de dos formas:una forma cis doblada y una forma trans recta. Sólo la versión recta cabe en la "copa" de ciclodextrina. El truco inteligente aquí es que, mediante el uso de luz de dos longitudes de onda diferentes, el AAP se puede alternar entre sus dos formas a voluntad.

Los investigadores utilizaron paclitaxel como conector para unir "tazas" y sus "invitados" a los microtúbulos. La irradiación con luz visible y ultravioleta cambia los microtúbulos entre una forma agregada y no agregada, respectivamente, como lo demuestra el examen espectroscópico y microscópico. Los agregados adquieren una amplia gama de variaciones morfológicas, que van desde nanofibras hasta nanocintas y nanopartículas de diferentes tamaños.

Es particularmente interesante que la agregación de los microtúbulos también pueda desencadenarse dentro de las células. Esto hace que las células se encojan y mueran, lo que demuestra que el efecto citotóxico del paclitaxel se puede incrementar significativamente.

Los investigadores esperan que su enfoque aumente nuestra comprensión de los procesos involucrados en el nanoconjunto de proteínas fisiológicas y patológicas. y podría crear nuevas perspectivas en el tratamiento de enfermedades causadas por la agregación inadecuada de proteínas.