Impresión artística del autoensamblaje anfifílico a partir de moléculas disueltas (derecha, primer plano), la formación de una nanogotita (centro), en un liposoma (izquierda, muy atras). Crédito:Giorgio Gasco
La creación de membranas es de enorme importancia en biología, pero también en muchas aplicaciones químicas desarrolladas por humanos. Estas membranas se forman espontáneamente cuando se unen moléculas similares al jabón en el agua. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven ahora tienen una idea clara de todo el proceso. La formación de membranas comienza con nanogotas en el agua con una mayor concentración de moléculas similares al jabón. Si puedes controlar esas nanogotas, puedes controlar la forma, espesor y tamaño de las membranas. Esto es de gran importancia para, entre otras cosas, el desarrollo de nuevas nanomedicinas. Los resultados se publican en Química de la naturaleza .
Membranas biológicas, y variantes creadas por el hombre, constan de moléculas anfifílicas, del cual el jabón es un ejemplo. Estas moléculas tienen una cabeza que se une al agua, sino una cola que se aparta del agua. Puedes imaginar que un grupo de tales moléculas en el agua, preferiblemente junta las colas, y saca las cabezas, hacia el agua. Procesos similares también dominan la creación de membranas. A menudo son esféricos, como liposomas, así que puedes, por ejemplo, ponle un medicamento. Y también la última membrana, la pared celular, está construido de manera similar.
Cómo se autoensamblan las nanogotas
Hasta ahora, se consideró que la formación de "micelas" era el primer paso en la formación de membranas. Una micela es una estructura esférica extremadamente pequeña (alrededor de 100 nanómetros) de moléculas anfifílicas, todas con las colas hacia adentro y las cabezas hacia afuera. Sin embargo, Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven descubrieron un comienzo diferente:la formación de nanogotas en agua con una mayor concentración de moléculas anfifílicas. En la interfaz de esa gota, las moléculas anfifílicas, como si fuera, se toman de la mano:primero forman esferas, que luego se transforman en cilindros o placas, y luego se crea una membrana cerrada que encierra la nanogotita. Con este llamado proceso de 'autoensamblaje', la gota se ha convertido en un liposoma.
Esquema del autoensamblaje a partir de nanogotas (izquierda), intermediada por micelas y cilindros y placas (centro), en un liposoma (derecha). Crédito:Alessandro Ianiro / Química de la naturaleza
El equipo de investigación predijo este resultado sobre la base de un modelo matemático y simulaciones por computadora, y luego lo confirmó con una forma muy especial de microscopía electrónica. Con microscopía electrónica de fase líquida, podrían hacer videos de la formación de liposomas. Debido a que las moléculas anfifílicas regulares son demasiado pequeñas para verlas incluso con esta forma de microscopía, los investigadores utilizaron moléculas mucho más grandes que funcionan de la misma manera (copolímeros de bloque).
Aplicaciones
Según los investigadores, sus nuevos conocimientos son fundamentales para controlar mejor el autoensamblaje de membranas. Esperan ver el conocimiento reflejado en una amplia gama de aplicaciones. Entre otras cosas, Profesor Nico Sommerdijk, uno de los investigadores, está pensando en nanomedicina, incluyendo mejores formas de administrar los medicamentos contra el cáncer en el lugar correcto del cuerpo, encapsulándolos en liposomas.
