(PhysOrg.com) - Theo Odijk, tú ganas. El profesor de biotecnología de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos tiene un nuevo mejor amigo en Matteo Pasquali de la Universidad Rice.

Junto con colaboradores del Centro Nacional Francés de Investigaciones Científicas (CNRS), la Universidad de Burdeos, Francia, y la Universidad de Vrije, Amsterdam, el profesor de Rice y su equipo han resuelto una controversia de larga data en el campo de la dinámica de polímeros:los investigadores demostraron de una vez por todas que Odijk tenía razón al proclamar que un poco de flexibilidad ayuda mucho a los filamentos rígidos en una solución.

El estudio en el número actual de la revista Ciencias muestra que incluso una pequeña capacidad para doblarse da nanotubos y otros diminutos, filamentos rígidos los medios para navegar a través de entornos abarrotados, o incluso redes fijas como matrices celulares.

El trabajo de Pasquali, profesor de ingeniería química y biomolecular y de química, puede generar nuevas formas de influir en el movimiento de pequeños filamentos adaptando su rigidez a un entorno determinado.

Se están estudiando nanotubos para su uso potencial en todo tipo de detección, incluso en los campos aparentemente dispares de las aplicaciones biológicas y la exploración petrolera. En ambos, la capacidad de nanotubos y otros finos, partículas filamentosas para moverse a través de sus entornos es fundamental, Dijo Pasquali.

Entender el movimiento de un solo, La cadena de polímero flexible en una red ha sido clave para los avances científicos de Odijk y otros en, por ejemplo, el comportamiento del ADN. Los investigadores de Rice esperan que su revelación no tenga menos impacto.

Pasquali y la autora principal Nikta Fakhri, un ex estudiante de posgrado en Rice que ahora realiza una investigación posdoctoral en la Universidad de Göttingen, Alemania, se propuso romper las teorías estancadas de Odijk y otros dos científicos que no estaban de acuerdo con el movimiento browniano de los filamentos rígidos en un entorno abarrotado, y si la rigidez en sí desempeñaba algún papel.

"Hay un Pregunta fundamental:¿Cómo se mueve este objeto filiforme cuando se llena de gente? Podría estar abarrotado porque está en gel, o porque hay muchos objetos filiformes con él, lo que para ese objeto parece un gel, " él dijo.

El apiñamiento limita la capacidad de un filamento para viajar. Piense en tratar de ir de atrás hacia adelante en un autobús lleno de gente; se necesita cierta agilidad para abrirse camino entre los cuerpos empaquetados. "Resulta que con un poco de flexibilidad, un filamento puede explorar el espacio a su alrededor de forma mucho más eficaz, "Dijo Pasquali.

Eso se vuelve importante cuando el objetivo es conseguir que los filamentos encuentren y entren en un poro celular para administrar una dosis de medicamento o para que actúen como un sensor fluorescente.

"Si miras el cuerpo humano, dicen que estamos hechos de un 60 por ciento de agua, pero no chapoteamos "Explicó Pasquali." Eso es porque el agua está atrapada en los poros. Casi toda el agua de nuestro cuerpo se encuentra en estructuras gelatinosas:dentro de nuestras células, que están cargados de redes filamentosas, o en el líquido intersticial que rodea estas células. Somos un gran blando medio poroso. Necesitamos entender cómo se mueven las nanopartículas en este medio ".

Pasquali y Fakhri imitaron redes biológicas usando concentraciones variables de gel de agarosa, un material poroso que se utiliza a menudo como filtro en bioquímica y biología molecular para ADN y proteínas. El gel forma una matriz de tamaño controlable a través de la cual las moléculas pueden moverse.

Los nanotubos sirven como sustitutos de cualquier tipo de filamento, aunque uno cuya rigidez se pueda controlar. Como una tubería de PVC en el mundo macro, los nanotubos se vuelven más rígidos a medida que se vuelven más gruesos; pero incluso los tubos más rígidos pueden flexionarse un poco con la longitud, y estos tubos eran miles de veces más largos que anchos.

El estudio comenzó de manera algo casual cuando el coautor Laurent Cognet, investigador del CNRS y de la Universidad de Burdeos, intentó inmovilizar nanotubos en geles de agarosa. En un experimento fallido, notó que los nanotubos se movían de "manera divertida" y lo discutió con Pasquali.

Pasquali preguntó si los nanotubos se estaban reptando (jerga científica para un movimiento similar a una serpiente) y Cognet dijo que sí. Fakhri, que estaba estudiando la dinámica de los nanotubos, viajó al laboratorio de Burdeos de Cognet y el coautor Brahim Lounis para capturar imágenes de los nanotubos en movimiento.

Las imágenes fijas y de video espectroscópicas y directas resultantes de 35 nanotubos fluorescentes de pared simple los mostraron serpenteando a través del gel. sondeando poros y caminos. Los nanotubos como todos los filamentos, obedeció las reglas del movimiento browniano inducido térmicamente; fueron empujados y arrastrados por los estados cambiantes de las moléculas que los rodeaban.

La investigación estableció que la flexibilidad mejora significativamente la capacidad de los nanotubos para sortear obstáculos y acelera su exploración.

Pasquali dijo que Fakhri siguió obstinadamente su análisis del movimiento de los nanotubos a través del reconocimiento de imágenes computarizado y el seguimiento del movimiento. así como el análisis dinámico de lápiz y papel a la antigua. Dijo que su colaborador de toda la vida, el coautor Frederick MacKintosh, un físico teórico en la Universidad de Vrije, fue una tremenda ayuda. MacKintosh ha estado estudiando la dinámica de las redes biológicas durante casi dos décadas.

Pasquali tiene la intención de reemplazar el gel con rocas reales para ver cómo los nanotubos, que se pueden utilizar como sensores de detección de aceite, muévete en un entorno más estructurado. "Las rocas pueden ser un poco más complicadas, ", dijo." La pregunta aquí es, ¿Qué pueden hacer los nanotubos mejor que las nanopartículas? La respuesta puede ser que los nanotubos delgados pueden interactuar con los campos electromagnéticos con más fuerza que otras nanopartículas del mismo volumen ".