Los químicos del Laboratorio de Química y Ciencias de la Vida de Tokyo Tech han diseñado y desarrollado un receptor sintético en forma de cápsula que puede distinguir entre hormonas esteroides masculinas y femeninas. A saber, el receptor muestra una afinidad de unión inusualmente alta hacia las hormonas masculinas androgénicas en el agua.

Publicado hoy en Avances de la ciencia , su logro es un excelente ejemplo de diseño biomimético:la creación de sistemas que imitan ideas de la naturaleza. "Los receptores biológicos naturales pueden reconocer pequeñas diferencias estructurales entre las hormonas esteroides masculinas y femeninas utilizando sus bolsas de proteínas, "dicen los autores". Sin embargo, Ha sido un desafío emular esta función artificialmente hasta ahora ".

La clave de su avance fue el diseño único de la cavidad (imitando el bolsillo natural pero utilizando componentes no naturales) dentro del receptor. Esta cavidad, rodeado por estructuras poliaromáticas unidas con iones metálicos, permitió que el receptor actuara como un contenedor semirrígido, uno lo suficientemente flexible como para complementar la forma de la hormona e inducir interacciones de unión efectivas.

El estudio, realizado por Michito Yoshizawa, Masahiro Yamashina y compañeros de trabajo, es una continuación del trabajo anterior del equipo en el desarrollo de nanocápsulas innovadoras para una amplia gama de aplicaciones de biosensores en los campos médico y medioambiental.

Sus experimentos mostraron que el receptor sintético se une preferentemente a las hormonas sexuales esteroides en un orden similar a los receptores de andrógenos naturales. comenzando con hormonas masculinas como testosterona y androsterona, seguido de hormonas femeninas como la progesterona y el beta-estradiol. Cuando se coloca en una mezcla de hormonas masculinas y femeninas suspendidas en una solución acuosa a 60 grados Celsius durante diez minutos, el receptor se unió exclusivamente a la testosterona con más del 98% de selectividad (ver figura). Este alto nivel de selectividad se logró incluso cuando la mezcla contenía un gran exceso de hormonas femeninas.

Usando análisis cristalográfico de rayos X, los investigadores observaron que la cavidad esférica se distorsiona en una forma elíptica al encapsular la testosterona. Dicen que este cambio conformacional contribuye a la mejora de las interacciones intermoleculares entre el receptor y la hormona.

Yendo un paso más allá el equipo ideó una forma de utilizar el receptor para detectar cantidades extremadamente pequeñas de una hormona masculina. Prepararon un complejo receptor-tinte que emite fluorescencia verde azulada sin testosterona. Al agregar una cantidad de nanogramos de testosterona, la fluorescencia disminuyó considerablemente tras la encapsulación, lo que representa un nuevo y notable método de detección ultrasensible.

"Prevemos que nuestro receptor sintético se utilizará para el desarrollo de prácticas, dispositivos analíticos ultrasensibles para hormonas sexuales esteroides, que van desde herramientas médicas hasta controles de dopaje en los deportes, en el futuro cercano, "dicen los investigadores.