Utilizando moléculas sintéticas, los científicos han creado un gel que se comporta de manera similar a las proteínas que forman las estructura que sostiene interiormente a una célula. Con el tiempo, el gel podría servir para sanar las heridas, construir células artificiales, y suministrar medicamentos a zonas seleccionadas
Incoloro y transparente, el gel se hace más rígido cuando se lo estira o presiona, casi como una banda de goma se hace más rígida cuando se estira. Pero a diferencia de esa banda de goma, la rigidez del gel aumenta desproporcionadamente con el estiramiento, y rápidamente se vuelve más y más rígido. Este comportamiento de súper-rigidización imita la respuesta al estrés de las proteínas del citoesqueleto, que forman una red de apoyo dentro de la célula para ayudar al movimiento y la organización de las estructuras internas.
«No tengo en mente otro material sintético que muestre este comportamiento específico», dijo el físico David Weitz de la Universidad de Harvard, quien no formó parte del equipo que desarrolló el gel, que se describe hoy en Nature. «Esta es una propiedad del material muy inusual, pero parece ser lo que la naturaleza ha adaptado como una manera de diseñar sus materiales»
El coautor del estudio, Paul Kouwer, químico de la Universidad de Radboud en los Países Bajos, sugiere que el gel se comporta de manera similar a la mayoría de los filamentos intermedios: proteínas helicoidales, que actúan como cojinetes de tensión dentro de las células, que tienen alrededor de 10 nanómetros de espesor. Él calcula que un segmento de gel podría ser tirado al doble de su longitud original.
«En todos los aspectos que analizamos, la forma, dimensiones, propiedades mecánicas, esto es lo mismo que los filamentos intermedios», dijo Kouwer.
Cadenas únicas de polímeros sintéticos (a) formación de paquetes (b) cuando se calienta, produce un gel rígido. Paul Kower / Nature
Pero a diferencia de las proteínas celulares, el gel es líquido a menores temperaturas. Una vez que se lo calienta, se vuelve gelatinoso y viscoso, una transformación que es contraria a lo que sucede con la mayoría de las sustancias conocidas, tales como gelatina utilizada en la cocina, que es líquida cuando está caliente, de modo que una mezcla que contiene gelatina comestible se hace más espesa y más rígida cuando se enfría. En el nuevo gel la temperatura de gelificación es modificable, lo que significa que los científicos pueden hacer un gel que se convierta a una consistencia óptima a la temperatura correcta, tal como la temperatura corporal, por ejemplo.
Kouwer y sus colegas estaban ocupados desarrollando polímeros para la electrónica y para los sistemas no biológicos cuando descubrieron una manera de volver interesante un polímero biológico que ya existía. Al principio, el equipo se sorprendió con el material que había producido, que se convertía en un compuesto de gel incluso cuando contenía 99,995 por ciento de agua.
«A veces nos decíamos que teníamos un supergel», dijo Kouwer. «Pasamos dos años respondiendo por qué».
El equipo había mezclado dos moléculas; éstas entonces se autoensamblaron en una estructura capaz de construir redes más grandes. Uno de los ingredientes es un poli-isocianopéptido (polyisocyanopeptide, en inglés), que por sí solo forma largos polímeros helicoidales muy rígidos. El otro es el polietilenglicol, un compuesto no tóxico encontrado en muchos productos, desde laxantes a combustible sólido para cohetes. Colocandos colas de polietilenglicol a las redes troncales de poli-isocianopéptido se produjo un auto-montaje en hélice, soluble en agua. Cuando se calienta, la retorcida estructura «agarra» a sus vecinas y forma rígidos paquetes enredados.
Al unir diferentes cantidades de colas de polietilenglicol se actúa como un dial de ajuste, modificando la temperatura a la que el material se geliniza.
El trabajo representa entonces «los primeros polímeros sintéticos semi-flexibles que tienen propiedades sintonizables», escribió Margaret Gardel, de la Universidad de Chicago, en un dictamen publicado en la revista Nature. «Será interesante ver si se puede ampliar el método de los autores, y otros métodos para la fabricación de polímeros semi-flexibles, para realizar imitaciones sintéticas de ADN, filamentos de actina y microtúbulos.»
En un futuro no muy lejano, Kouwer espera que sea posible que el gel encuentre un uso en los hospitales, en los que se podría utilizar para todo, desde apósitos a implantes quirúrgicos. Los primeros experimentos en roedores ya sugieren que el gel no es tóxico, dijo. Calentar el gel a la temperatura corporal después de su inyección en frío podría producir un vehículo de administración localizada de fármacos. Y el propio gel se podrían utilizar para hacer crecer células, o como parte de una célula sintética.
Más inmediatamente, quizás, se podría utilizar para crear una venda fácilmente extraíble. Aplicando algo de gel fresco, aún líquido a una quemadura, por ejemplo, y luego dejar que se caliente a la temperatura corporal, podría sellar la herida. ¿Para quitarlo? No más el temido arrancar de los apósitos para heridas. «Sólo hay que poner una bolsa de hielo», dijo Kouwer. «Se va a volver tan fluido como el agua. Sólo tienes que lavarte.»
Fuente: Wired. Aportado por Eduardo J. Carletti
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