Las células y la maquinaria que encierran son materia blanda:sistemas multicomponente que cambian de forma con una abrumadora riqueza de formas. Pero, Estos paquetes blandos son objetivos difíciles para posibles aplicaciones terapéuticas y de diagnóstico que explotan los nanomateriales. desde puntos cuánticos que iluminan tejidos específicos hasta nanocajas que transportan cargas útiles de fármacos.

El problema, según un equipo de 12 expertos de cinco países, proviene de un "desajuste" entre la complejidad estructural que la naturaleza seleccionó durante miles de millones de años de evolución y los diseños minimalistas de nanomateriales sintéticos, optimizado para condiciones de laboratorio.

Los avances en nanotecnología han permitido controlar el tamaño, forma, composición, elasticidad y propiedades químicas de los nanomateriales fabricados en laboratorio. Sin embargo, muchos de estos materiales no funcionan como se espera en el cuerpo. En un número reciente de Biointerfases , de AIP Publishing, el equipo se concentra en las biomembranas, las capas de bilípidos y proteínas que rodean a las células. Exploran las barreras que un nanomaterial sintético debe traspasar para entrar en una célula y lograr su propósito previsto.

La perspectiva de consenso del equipo sobre el diseño de nanomateriales "inteligentes" de próxima generación para aplicaciones biológicas se originó en discusiones en un taller reciente sobre biomateriales y membranas. El taller anual está organizado por Smart Nano-objects for Alteration of Lipid bicayers (SNAL) Initial Training Network, financiado por el Séptimo Programa Marco de la Unión Europea.

Los autores enfatizan que la introducción de nanomateriales sintéticos en entornos biológicos puede desencadenar interacciones inesperadas y comportamientos impredecibles. sellos distintivos de los sistemas de materia blanda. Las proteínas se unen a objetos a nanoescala formando coronas proteicas que pueden dificultar el efecto terapéutico esperado, alterar los procesos de señalización de la membrana, inducir una respuesta inmune, o desencadenar otras reacciones no deseadas.

Similar, Los estudios teóricos y las simulaciones suponen nanomateriales perfectamente uniformes con propiedades idealizadas, pero los nanomateriales reales pueden variar en tamaño y rugosidad superficial. Adicionalmente, pueden agruparse cuando se introducen en el cuerpo. Incluso pequeñas variaciones pueden dar lugar a diferentes interacciones en los medios biológicos.

"Los desafíos que planteamos están destinados a servir como pautas que ayudarán al campo a abordar los próximos grados de complejidad biológica, dificultades y preguntas abiertas, "dijo Marco Werner, en la Universitat Rovira i Virgili en España. "Si los conceptos teóricos, modelos de membrana, y los experimentos celulares se acercan y fomentan un lenguaje común, también mejoraremos nuestra capacidad para predecir si los materiales que diseñamos lograrán el propósito previsto ".