4. Experimentos de nanobiología

    Se han realizado numerosos experimentos nanos biológicos con muy buenos resultados como nano-estructuras luminiscentes para la obtención de imágenes 3D de alta penetración y para el desarrollo de terapias muy poco invasivas. También se han desarrollado el conocimiento de partículas toxicas.

    

   En el laboratorio (Laboratorio Neurobiología Instituto Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra, (Córdoba) estudian desde hace muchos años los microtúbulos (MT), que son un conjunto de túbulos muy delgados (diámetro 20-25 nm) compuestos  por la proteína tubulina y que forman una red dentro de la célula que se denomina citoesqueleto.  (Figuras 1 y 2).

                                                                   

(Figura 1) Red de microtúbulos (filamentos amarillentos que se ven dentro de las células; el núcleo celular se ve en azul)

                                                             

 Figura 2.  Imagen que muestra la estructura de MT. Cada MT esta formado por 12-13 protofilamentos (hechos por moléculas de alfa y beta tubulina) que forman la pared del túbulo. El interior del MT es hueco y su diámetro es de 20-25 nm.

     Los MT tienen múltiples funciones dentro de la células siendo fundamentales para la división celular (mitosis y meiosis). Una de las funciones más importantes de los MT es participar del transporte intracelular de moléculas. Las células contienen miles de proteínas que son empaquetadas en especies de “bolsitas” muy pequeñas (50-100 nm) que son trasportadas de un lugar a otro dentro de la célula. Los MT proveen los tractos “rieles” a lo largo de los que son transportadas las vesículas.

  ¿Pero quien mueve estas vesículas a lo largo de los MT? Estas vesícula se mueven por que están asociadas proteínas que se denominan “motores microtubulares”. Estos son verdaderas nanomáquinas biológicas. Son maquinas porque generan trabajo: el trabajo es caminar por la pared del MT llevando en su otro extremo la vesícula de transporte. (Figura 3). Para poder caminar sobre el MT dan pasos (uno a uno) y en cada paso gastan energía que la obtienen de la ruptura de moléculas de alta energía (como el ATP). Hay 2 grande familias de motores; las kinesinas y dineinas. La nanobiologia estudia en detalle su funcionamiento. Conocer acerca de esta proteínas es muy importante por que hay enfermedades como la demencia en donde estos motores funcionan muy mal. 

Figura 3. Esquema que muestra una imagen de motores microtubulares (kinesinas) llevando cargo (vesícula) a lo largo de un MT. Las kinesinas son un claro ejemplo de una nano maquina biológica.

    En este laboratorio estudian la función de varias kinesinas llamadas, KIF5a, KIF2 y KIF4. Hay muchos otros ejemplos de nanomáquinas biológicas dentro de la células. Todas ellas son el campo de estudio de la nanobiología.

     En el instituto Ferreyra también están desarrollando elementos de nanotecnología. Es decir, están desarrollando una herramienta tecnológica que se basa en el desarrollo de unas nanopartículas que bloquean poros en una membrana y la vuelven impermeable.

     

Y en el Institute of Catalysis, CSIC llevan trabajando durante varios años en el diseño de un nanobiodispositivo implantable para la detección de diferentes compuestos en la sangre de humanos. Este proyecto fue financiado por la Unión Europea y participaron muchos países, entre ellos el laboratorio del instituto Ferreyra. Su tarea fue diseñar una enzima (una proteína con actividad catalítica) que fuera resistente a la sangre humana, para generar una corriente eléctrica que diera autonomía al nanochip. La idea es que este implante pudiera detectar diferentes compuestos como la glucosa, el oxígeno etc. con cierta autonomía y  fines biomédicos.