Al imitar la estructura de la antena de la polilla de seda, Investigadores de la Universidad de Michigan lideraron el desarrollo de un mejor nanoporo, una pequeña herramienta en forma de túnel que podría avanzar en la comprensión de una clase de enfermedades neurodegenerativas que incluyen el Alzheimer.

Un artículo sobre el trabajo se publicó recientemente en línea en Nanotecnología de la naturaleza . Este proyecto está encabezado por Michael Mayer, profesor asociado en los departamentos de Ingeniería Biomédica e Ingeniería Química de la U-M. También colaboran Jerry Yang, profesor asociado de la Universidad de California, San Diego y Jiali Li, profesor asociado de la Universidad de Arkansas.

Los nanoporos, esencialmente orificios perforados en un chip de silicio, son dispositivos de medición minúsculos que permiten el estudio de moléculas o proteínas individuales. Incluso los mejores nanoporos de hoy en día se obstruyen fácilmente, por lo que la tecnología no ha sido ampliamente adoptada en el laboratorio. Se espera que las versiones mejoradas sean una gran ayuda para secuenciación de ADN y análisis de proteínas más económicos.

El equipo diseñó un recubrimiento aceitoso que atrapa y transporta sin problemas moléculas de interés a través de nanoporos. El recubrimiento también permite a los investigadores ajustar el tamaño del poro con una precisión cercana a la atómica.

"Lo que esto nos da es una herramienta mejorada para caracterizar biomoléculas, ", Dijo Mayer." Nos permite comprender mejor su tamaño, cargar, forma, concentración y la velocidad a la que se ensamblan. Esto podría ayudarnos a diagnosticar y comprender lo que está fallando en una categoría de enfermedad neurodegenerativa que incluye el Parkinson, Huntington y Alzheimer ".

La "bicapa de lípidos fluidos" de Mayer se asemeja a una capa en la antena de la polilla de seda masculina que le ayuda a oler las polillas hembras cercanas. El recubrimiento atrapa las moléculas de feromonas en el aire y las transporta a través de nanotúneles en el exoesqueleto hasta las células nerviosas que envían un mensaje al cerebro del insecto.

"Estas feromonas son lipofílicas. Les gusta unirse a los lípidos, o materiales grasos. Entonces quedan atrapados y se concentran en la superficie de esta capa lipídica en la polilla de la seda. La capa engrasa el movimiento de las feromonas al lugar donde deben estar. Nuestro nuevo recubrimiento tiene el mismo propósito, "Dijo Mayer.

Una de las principales líneas de investigación de Mayer es estudiar proteínas llamadas péptidos beta-amiloides que se cree que se coagulan en fibras que afectan el cerebro en la enfermedad de Alzheimer. Le interesa estudiar el tamaño y la forma de estas fibras y cómo se forman.

"Las técnicas existentes no le permiten monitorear muy bien el proceso. Queríamos ver la agrupación de estos péptidos usando nanoporos, pero cada vez que lo probamos los poros obstruidos, ", Dijo Mayer." Luego hicimos este revestimiento, y ahora nuestra idea funciona ".

Para utilizar nanoporos en experimentos, Los investigadores colocan el chip perforado por los poros entre dos cámaras de agua salada. Dejan caer las moléculas de interés en una de las cámaras y envían una corriente eléctrica a través del poro. A medida que cada molécula o proteína pasa a través del poro, cambia la resistencia eléctrica del poro. La cantidad de cambio observado les da a los investigadores información valiosa sobre el tamaño de la molécula, carga eléctrica y forma.

Debido a su tamaño reducido y a su bajo consumo energético, Los nanoporos también podrían usarse para detectar agentes de guerra biológica.

Un punto destacado de la investigación sobre este trabajo aparecerá en una próxima edición de Nature. El artículo se titula "Control de la translocación de proteínas a través de nanoporos con paredes fluidas bioinspiradas".