Ácido hialurónico, también conocido como hialuronano, es un polisacárido que ayuda a establecer la viscosidad de los fluidos corporales. Según un nuevo estudio realizado por científicos de EPFL, también influye en el comportamiento de muchas más moléculas de agua de lo que se pensaba. Sus hallazgos, recién publicados en Avances de la ciencia —Abrir nuevas vías de investigación sobre el papel que juega el agua en el cuerpo humano.

Si bien el agua se conoce desde hace mucho tiempo como un componente crucial de los sistemas biológicos, Solo recientemente los científicos están comenzando a descubrir las intrincadas formas en que impulsa la estructuración de compuestos biológicos como las proteínas, membranas, ADN y azúcares Ese es también el caso del hialuronano, un polisacárido que se encuentra alrededor de las células y en partes de nuestro cuerpo donde la lubricación y la viscosidad son importantes, como en nuestras articulaciones. El hialuronano es un determinante clave de la textura de los fluidos acuosos en estas áreas. Usando un nuevo método desarrollado en su laboratorio, Los científicos de LBP encontraron que el ácido hialurónico influye en la orientación de muchas más moléculas de agua de lo que se pensaba. Su investigación, apareciendo en Avances de la ciencia , marca un gran avance en la forma en que los científicos perciben el papel del agua en la biología.

Una nueva forma de entender la hidratación

Los científicos de LBP sondearon a nanoescala para comprender mejor cómo interactúa el hialuronano con el agua. Las moléculas de hialuronano contienen muchos aniones, o iones cargados negativamente, mientras que las moléculas de agua (H2O) son neutras pero cargadas positivamente en un extremo y cargadas negativamente en el otro. Esta distribución de carga orienta las moléculas de agua cuando "ven" la carga negativa del hialuronano. Previamente, Se pensaba que las cargas influían en el agua a una distancia de 3 moléculas de agua, involucrando solo esta interacción. Sin embargo, usando su nuevo método, los científicos de LBP encontraron que la influencia se extiende hasta 1, 600 moléculas de agua. También descubrieron un segundo mecanismo que orienta el agua, es decir, que el campo electrostático de los aniones cambia ligeramente la forma en que las moléculas de agua se conectan entre sí. Este mecanismo también está en juego en las soluciones de hialuronano. Este descubrimiento pionero podría desafiar las formas convencionales de pensar sobre el agua y cómo interactúa con moléculas complejas. El hialuronano es conocido por sus propiedades que mejoran la viscosidad, que siempre se ha pensado que surge solo de interacciones entre las moléculas de hialuronano. Sin embargo, este trabajo muestra que el agua y cómo se influye también juega un papel importante.

Prueba de la orientación de las moléculas de agua.

El hialuronano orienta las moléculas de agua mejorando las correlaciones agua-agua. Actúa como una "cadena flexible rodeada por conchas extendidas de agua correlacionada orientacionalmente, que fluctúa dependiendo de los movimientos de la molécula de hialuronano, "dice Sylvie Roke, jefe de la LBP. Su equipo de científicos midió las correlaciones espaciales en escalas de longitud nanoscópicas.

Su método difiere de las técnicas estándar, como la dispersión de la luz, que mide variaciones en hialuronano en lugar de moléculas de agua. Y lo que es más, Las técnicas existentes no son lo suficientemente sensibles para trabajar a concentraciones muy bajas. El método LBP, llamada dispersión elástica de segundo armónico de femtosegundos, ofrece una sensibilidad 1000 veces mayor, permitiendo medir las minúsculas correlaciones estructurales que resultan de los cambios en la estructura del agua. Iluminar una solución con un pulso de láser de infrarrojo cercano de femtosegundos da como resultado la generación de fotones que tienen la doble energía de los fotones entrantes. Dichos fotones de segundo armónico solo se pueden generar a partir de regiones en el líquido que tienen una simetría rota en comparación con la estructura isotrópica del líquido a granel puro. Por tanto, informan de forma muy sensible sobre las diferencias estructurales. Por el contrario, en los métodos regulares de dispersión de luz se emiten los mismos fotones de color de cada molécula, de modo que las diferencias estructurales solo son detectables al realizar una medición de diferencia. Esto da como resultado una sensibilidad 1000 veces mayor, así como, en este caso, la sensibilidad al agua.

Roke explica:"La capacidad de observar cómo cambian las superestructuras del agua en respuesta a moléculas como el ácido hialurónico abre un campo de investigación completamente nuevo. Nuestro método podría usarse en combinación con otros, enfoques ópticos no lineales para investigar mejor la complejidad de los sistemas acuosos, que recién ahora estamos empezando a descubrir ".