La estructura de las moléculas esconde el libro de instrucciones que contiene la información sobre su sistema de auto-ensamblaje; o lo que es lo mismo: el modo en que estas han de comportarse para que, una vez ordenadas, ciertas moléculas individuales den lugar a superestructuras definidas mucho más complejas. La doble hélice del ADN o la membrana que envuelve a nuestras células son, por ejemplo, dos buenas muestras de auto-ensamblaje molecular.

Las moléculas pueden presentar zonas complementarias de unión, que dirigen este auto-ensamblaje de manera similar a como lo hacen las distintas formas que se aprecian entre las piezas de un puzle. Se trata de un fenómeno que confiere estructura a las moléculas que articulan la vida, como las proteínas, el ADN o los lípidos; un proceso de enorme importancia, ya que controlar la forma de estas biomoléculas permitiría también intervenir sobre su función biológica en los seres vivos. El estudio de los procesos de auto-ensamblaje es, por lo tanto, crucial para llegar a comprender los principios moleculares que desencadenan la vida y obtener información relevante sobre importantes patologías neurodegenerativas, como el Parkinson o la enfermedad de Alzheimer.

El auto-ensamblaje molecular es uno de los focos principales de investigación del grupo del Dr. Javier Montenegro en el CiQUS (Centro Singular en Química Biológica y Materiales Moleculares de la Universidad de Santiago de Compostela), que lleva años investigando el ordenamiento de péptidos cíclicos para crear nanomateriales cuya estructura y función puedan ser controladas a voluntad.

Ahora, un nuevo trabajo desarrollado íntegramente en el CiQUS por el investigador postdoctoral Marie Curie Nacho Insua muestra por primera vez un nuevo mecanismo secuencial, en el que pequeños péptidos siguen un ensamblaje ordenado en diferentes dimensiones. Así, en un primer momento los péptidos se ensamblan en una dimensión (1D), dando lugar a tubos nanométricos que, más tarde, forman láminas en dos dimensiones (2D). Como resultado de este proceso se han obtenido láminas gigantes (micrométricas) de espesor nanométrico -también conocidas como nanoláminas-. El trabajo se ha publicado en la prestigiosa revista JACS (Journal of the American Chemical Society), que lo ha escogido como portada.

El grupo ya había demostrado previamente la capacidad de estos péptidos para formar redes tubulares similares al esqueleto presente en las células, abriendo la puerta a emular y comprender los procesos celulares de auto-ensamblaje.

Superficies inteligentes o nuevas aplicaciones médicas

«Desde el punto de vista fundamental, esta es la primera vez que se describe el auto-ensamblaje secuencial de estos péptidos en varias dimensiones, lo que contribuye al desarrollo de nuevos mecanismos de auto-ensamblaje», explica el Dr. Insua. Además, apunta que «el otro gran objetivo alcanzado es la obtención de una estructura inteligente, capaz de cambiar su forma y propiedades de manera controlada, en respuesta a factores ambientales».

En palabras del Dr. Montenegro, «si tomamos como referencia sus unidades constituyentes, hemos creado un nuevo material biocompatible en dos dimensiones complementario al grafeno, que posee una estructura perfectamente definida de tubos nanométricos que podemos ajustar». Las nuevas nanoláminas abren el camino a nuevos métodos de tratamiento y diagnóstico médico y tienen un gran potencial tecnológico como superficies inteligentes, ya que están dotadas de la capacidad de “cicatrizar” si se rompen o cambiar sus propiedades en respuesta a distintos estímulos (como el exceso de calor).

Fuente: Center for Research in Biological Chemistry and Molecular Materials

https://www.usc.es/ciqus/es/noticias/jacslaminas2D
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