Los científicos de la Universidad de Basilea han logrado organizar compartimentos esféricos en grupos que imitan la forma en que los orgánulos naturales crearían estructuras complejas. Lograron conectar los compartimentos sintéticos creando puentes hechos de ADN entre ellos. Esto representa un paso importante hacia la realización de las llamadas fábricas moleculares. El periódico Nano letras ha publicado sus resultados.

Dentro de una celda hay compartimentos especializados llamados orgánulos, como por ejemplo núcleo, mitocondrias, peroxisomas y vacuolas que son responsables de funciones específicas de la célula. Casi todas las funciones biológicas sofisticadas de las células se realizan mediante la autoorganización, un proceso por el cual las moléculas adoptan una disposición definida basada en sus conformaciones y propiedades específicas, sin orientación externa.

El uso de la autoorganización de nanoobjetos en arquitecturas complejas es una estrategia importante para producir nuevos materiales con propiedades o funcionalidades mejoradas en campos como la química, electrónica y tecnología. Por ejemplo, esta estrategia ya se ha aplicado para crear redes de nanopartículas sólidas inorgánicas. Sin embargo, hasta aquí, estas redes no pudieron imitar estructuras sofisticadas que tienen funciones biológicas dentro de las células y, por lo tanto, tienen una aplicación potencial en medicina o biología.

Los puentes de ADN dan estabilidad

La investigación conjunta de los grupos dirigida por los profesores Cornelia Palivan y Wolfgang Meier ahora proporciona un nuevo enfoque para autoorganizar orgánulos artificiales en grupos que imita la conexión entre sus contrapartes naturales. Al utilizar hebras de ADN individuales para interconectar los compartimentos esféricos, los científicos lograron crear grupos de acuerdo con una arquitectura específica y propiedades controladas. "Estábamos emocionados de ver, que las diferentes hebras de ADN en la superficie del compartimento esférico migraron juntas y formaron un puente con las hebras de ADN del siguiente ", dice Palivan. Este puente de ADN representa una conexión extremadamente estable.

Esta estrategia inspirada en la naturaleza va más allá de los propios enfoques de autoorganización, ya que también permite la integración de diversos requisitos como el ajuste fino de la distancia entre los compartimentos o diferentes topologías "bajo demanda". Como compartimentos, los científicos utilizaron polimerosomas, con una membrana sintética que, a diferencia de los liposomas, tiene la gran ventaja de ser muy estable y controlar la fusión de compartimentos individuales dentro de la celda.

Una ventaja adicional única de esta estrategia para organizar nano-clústeres es el hecho de que los compartimentos se pueden cargar con compañeros de reacción como enzimas, proteínas o catalizadores. Esto da la base para la ingeniería adicional de orgánulos artificiales que sirven como fábricas moleculares. Esta investigación se realizó dentro del Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) Ingeniería de Sistemas Moleculares.