Investigadores financiados con fondos europeos de Alemania y Polonia han realizado algunos descubrimientos revolucionarios sobre la viscosidad del citoplasma celular. lo que podría ampliar nuestro conocimiento del citoplasma de las células cancerosas.

Dirigido por investigadores del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia (IPC PAS), el equipo fue apoyado en parte por una subvención de Economía Innovadora del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

La viscosidad es una medida de la resistencia o el espesor de un fluido. Cuanto menos viscoso es el fluido, cuanto mayor sea la fluidez o facilidad de movimiento que haya dentro de él. Agua, por ejemplo, tiene una viscosidad baja, mientras que cariño, siendo en conjunto más espeso y lúgubre, tiene una viscosidad más alta.

Fue Albert Einstein quien abordó por primera vez la viscosidad de los fluidos complejos en 1906, y desde entonces se han realizado muchas investigaciones sobre la viscosidad del citoplasma celular.
A través de los años, se ha acumulado un conjunto de pruebas, lo que indica que a pesar de una alta viscosidad del citoplasma (lo que resulta en una facilidad de movimiento teóricamente baja dentro del citoplasma), la movilidad de las proteínas pequeñas en el citoplasma es de hecho muy alta, varias magnitudes más altas que las indicadas por la fórmula de Einstein.

En su estudio, publicado en la revista Nano letras , El equipo investiga cómo las pequeñas moléculas de proteínas casi no experimentan esta viscosidad del citoplasma mientras se mueven por la célula. Describen los cambios en la viscosidad medidos en varias soluciones y experimentados por sondas, variando en tamaño desde una escala nano a una macro.

"Mejoramos nuestras fórmulas y conclusiones anteriores para aplicarlas con éxito a un mayor número de sistemas, incluida la primera descripción de la viscosidad del citoplasma en las células cancerosas, "comenta el profesor Robert Holyst del IPC PAS.

El equipo pudo describir los cambios de viscosidad utilizando una fórmula fenomenológica que contiene coeficientes de la misma naturaleza física. Los coeficientes dan una descripción tanto para el medio fluido (lleno de una red de polímeros de cadena larga o grupos de moléculas, por ejemplo) y qué tipo de sonda (por ejemplo, una molécula de proteína) se mueve en el medio.

La nueva fórmula se puede utilizar para sondas desde una fracción de nanómetro hasta varios centímetros de tamaño.

Las relaciones encontradas fueron generalmente válidas para varios tipos de fluidos, incluidas soluciones con una estructura microscópica elástica (por ejemplo, redes de polímeros en varios disolventes) y sistemas microscópicamente rígidos (por ejemplo, compuestos por agregados alargados de moléculas - micelas).

El equipo también aplicó estas nuevas fórmulas para describir la movilidad de los fragmentos de ADN y otras sondas en células musculares de ratón y células cancerosas humanas "Logramos demostrar que la viscosidad del fluido en la célula depende en realidad no solo de la estructura intracelular sino también de el tamaño de la sonda utilizada en la medición de la viscosidad, 'dice Tomasz Kalwarczyk, estudiante de doctorado del IPC PAS. "Nuestra investigación dio como resultado un método novedoso para caracterizar la estructura celular, midiendo la viscosidad del citoplasma".

Las implicaciones de esta investigación son de gran alcance. Los científicos ahora pueden estimar mejor el tiempo de migración de los medicamentos introducidos en las células, y este conocimiento también se puede aplicar a las nanotecnologías, por ejemplo en la fabricación de nanopartículas con soluciones micelares.

Los hallazgos del estudio también tendrán un impacto en los métodos de medición avanzados, como la dispersión dinámica de la luz, lo que permite analizar las suspensiones de moléculas por tamaño.