Se sabe desde hace mucho tiempo que el oro se puede utilizar para hacer cosas con las que los filósofos ni siquiera han soñado. El Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias en Cracovia ha confirmado la existencia de 'pegamento de oro':enlaces que involucran átomos de oro, capaz de unir permanentemente anillos de proteínas. Utilizado hábilmente por un equipo internacional de científicos, los enlaces han hecho posible la construcción de nanojaulas moleculares con una estructura hasta ahora incomparable en la naturaleza o incluso en matemáticas.

El mundo de la ciencia se ha interesado por las jaulas moleculares durante años. No sin razón. Moléculas químicas, incluyendo aquellos que bajo condiciones normales entrarían en reacciones químicas, pueden encerrarse dentro de sus interiores vacíos. Las partículas del compuesto encerrado, separados por las paredes de la jaula del medio ambiente, no tengo nada con lo que vincularse. Por tanto, estas jaulas se pueden utilizar, por ejemplo, para transportar medicamentos de forma segura a una célula cancerosa, solo liberan la droga cuando están dentro de ella.

Las jaulas moleculares son poliedros formados por 'ladrillos' más pequeños, generalmente moléculas de proteína. Los ladrillos no pueden tener ninguna forma. Por ejemplo, si quisiéramos construir un poliedro molecular usando solo objetos con el contorno de un triángulo equilátero, La geometría nos limitaría a solo tres figuras sólidas:un tetraedro, un octaedro o un icosaedro. Hasta aquí, no ha habido otras posibilidades estructurales.

"Afortunadamente, El idealismo platónico no es un dogma del mundo físico. Si acepta ciertas inexactitudes en la figura sólida que se está construyendo, puedes crear estructuras con formas que no se encuentran en la naturaleza, Y lo que es más, con propiedades muy interesantes, "dice el Dr. Tomasz Wrobel del Instituto de Física Nuclear de Cracovia de la Academia de Ciencias de Polonia (FIP PAN).

El Dr. Wrobel es uno de los miembros de un equipo internacional de investigadores que recientemente han llevado a cabo lo 'imposible':construyeron una jaula de forma similar a una esfera a partir de proteínas de once paredes. Los principales autores de este espectacular éxito son los científicos del grupo del Prof. Jonathan Heddle del Centro de Biotecnología Malopolska de la Universidad Jagiellonian en Cracovia y el Instituto Japonés RIKEN en Wako. El trabajo descrito en Naturaleza tuvo lugar con la participación de investigadores de universidades de Osaka y Tsukuba (Japón), Durham (Gran Bretaña), Waterloo (Canadá) y otros centros de investigación.

Cada una de las paredes de las nuevas nanojaulas estaba formada por un anillo de proteínas del que salían once moléculas de cisteína a intervalos regulares. Fue al átomo de azufre que se encuentra en cada molécula de cisteína que el 'pegamento', es decir, el átomo de oro, se planeó adjuntar. En las condiciones adecuadas, podría unirse con un átomo de azufre más, en la cisteína de un próximo anillo. De esta forma se formaría un enlace químico permanente entre los dos anillos. Pero, ¿el átomo de oro en estas condiciones podría realmente formar un enlace entre los anillos?

"En el Laboratorio de Imágenes Espectroscópicas de IFJ PAS utilizamos espectroscopia Raman y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X para demostrar que en las muestras que nos proporcionaron las nanocajas de prueba, el oro realmente formó enlaces con átomos de azufre en las cisteínas. En otras palabras, en un dificil, medición directa, demostramos que el 'pegamento' de oro para unir anillos de proteínas en jaulas realmente existe, "explica el Dr. Wrobel.

Cada átomo de oro puede tratarse como un clip independiente que permite colocar otro anillo. El camino hacia lo 'imposible' comienza cuando nos damos cuenta de que no siempre tenemos que usar todos los clips. Entonces, aunque todos los anillos de las nuevas nanojaulas son físicamente iguales, dependiendo de su lugar en la estructura, se conectan con sus vecinos con un número diferente de átomos de oro, y por lo tanto funcionan como polígonos con diferentes números de vértices. Las paredes de 24 nanojaulas presentadas por los investigadores se mantuvieron unidas por 120 átomos de oro. El diámetro exterior de las jaulas era de 22 nanómetros y el diámetro interior era de 16 nm.

El uso de átomos de oro como aglutinante para nanojaulas también es importante debido a sus posibles aplicaciones. En estructuras moleculares anteriores, las proteínas se unieron utilizando muchos enlaces químicos débiles. La complejidad de los enlaces y su similitud con los enlaces responsables de la existencia de los propios anillos de proteínas no permitieron un control preciso sobre la descomposición de las jaulas. Este no es el caso de las nuevas estructuras. Por un lado, Las nanocajas unidas con oro son química y térmicamente estables (por ejemplo, soportan horas de ebullición en agua). Por otra parte, sin embargo, Los enlaces de oro son sensibles a un aumento de la acidez. Por su aumento, la nanojaula se puede descomponer de forma controlada y el contenido se puede liberar al medio ambiente. Dado que la acidez dentro de las células es mayor que fuera de ellas, Las nanocajas unidas con oro son ideales para aplicaciones biomédicas.

La nanojaula 'imposible' es la presentación de un enfoque cualitativamente nuevo para la construcción de jaulas moleculares, con átomos de oro en el papel de clips sueltos. La flexibilidad demostrada de los enlaces de oro permitirá en el futuro crear nanocajas con tamaños y características adaptados con precisión a necesidades específicas.