Un grupo de investigadores de la Universidad Marshall y sus colegas en Japón están llevando a cabo investigaciones que pueden conducir a nuevas formas de mover o colocar moléculas individuales, un paso necesario si el hombre algún día espera construir máquinas moleculares u otros dispositivos capaces de trabajar a escalas muy pequeñas.

Dr. Eric Blough, miembro del equipo de investigación y profesor asociado en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Marshall, dijo que su grupo ha demostrado cómo los bionanomotores pueden usarse algún día para mover y manipular moléculas a nanoescala.

Su investigación se publicará en la edición del 5 de febrero de la revista de investigación. Pequeña .

"Ser capaz de manipular una sola molécula en condiciones controladas es en realidad un desafío bastante grande, "dijo Blough." No es lo mismo, pero imagina tratar de levantar una sola aguja de coser del suelo con una enorme pala de vapor, y haciéndolo para que recojas la aguja y nada más. O, para decirlo de otra manera, ¿cómo se manipula algo que es muy pequeño con algo que es muy grande? Decidimos intentar solucionar este problema viendo si era posible usar moléculas individuales para mover otras moléculas individuales ".

"Lo que estamos tratando de replicar en el laboratorio es algo que la naturaleza ha estado haciendo durante millones de años:las células usan bionanomotores todo el tiempo para mover las cosas, " él dijo.

Blough describe los bionanomotores como diminutas "máquinas" naturales que convierten la energía química directamente en trabajo mecánico. Un nanómetro es aproximadamente 1/100, 000 el ancho de un cabello humano. Un nanomotor tiene un tamaño similar y funciona en la más pequeña de las escalas pequeñas.

"Nuestros músculos son una prueba viviente de cómo se pueden aprovechar los bionanomotores para realizar un trabajo útil, "añadió.

En el laboratorio, Blough y sus colegas utilizaron miosina, una proteína que se encuentra en el músculo y es responsable de generar la fuerza de contracción muscular, como motor, y actina, otra proteína aislada del músculo, como portadora.

Usando una técnica para hacer un patrón de moléculas de miosina activas en una superficie, demostraron cómo la carga —usaron pequeñas cuentas— podía unirse a filamentos de actina y moverse de una parte de la superficie a otra. Para mejorar el sistema, también utilizaron filamentos de actina que habían agrupado.

"Cuando comenzamos nuestro trabajo, notamos que los filamentos de actina individuales se movían al azar, "dijo el Dr. Hideyo Takatsuki, autor principal del artículo de la revista y becario postdoctoral en el laboratorio de Blough. "Para poder transportar algo de un punto A a un punto B de manera efectiva, es necesario poder tener cierto control sobre el movimiento. Los filamentos de actina son tan flexibles que es difícil controlar su movimiento, pero descubrimos que si agrupamos un montón de ellos juntos, el movimiento de los filamentos era casi recto ".

Además, el equipo también demostró que podían usar la luz para controlar el movimiento de los filamentos.

"Para que un sistema de transporte funcione de manera eficiente, realmente necesita tener la capacidad de detener al transportista para que recoja la carga, así como los medios para detener el transporte cuando llegue a su destino, "añadió Takatsuki.

Para controlar el movimiento, decidieron aprovechar las propiedades químicas de otra molécula llamada blebbistatina.

"La blebbistatina es un inhibidor de la miosina y se puede encender y apagar con luz, ", Dijo Blough." Descubrimos que podíamos detener e iniciar el movimiento cambiando la forma en que se iluminaba el sistema ".

Según Blough, El objetivo a largo plazo del trabajo del equipo es desarrollar una plataforma para el desarrollo de una amplia gama de aplicaciones de detección y transporte a nanoescala en el campo biomédico.

"La promesa de la nanotecnología es inmensa, ", dijo." Algún día podría ser posible realizar pruebas de diagnóstico utilizando cantidades increíblemente pequeñas de muestra que se pueden analizar en un período de tiempo muy corto y con un alto grado de precisión. Las implicaciones para mejorar la salud humana son increíbles ".

Blough agregó que aunque su trabajo reciente es un paso adelante, todavía queda un largo camino por recorrer.

"Se necesitan varios avances adicionales antes de que los bionanomotores se puedan utilizar para aplicaciones de 'laboratorio en un chip', ", dijo." Es un problema desafiante, pero esa es una de las grandes cosas de la ciencia:cada día es nuevo e interesante ".