Datos nuevos sobre dinámica intracelular que abren el desarrollo de nanotecnología para la industria

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Las vesículas celulares son estructuras membranosas que cumplen funciones esenciales dentro de las células. Para realizar funciones específicas pueden auto-ensamblarse de manera espontánea y formar estructuras más complejas, denominadas multivesículas.

En una investigación reciente, publicada en ACS Nano, científicos del CONICET lograron describir el proceso de formación de algunas multivesículas celulares e identificar nuevas formas auto-ensambladas. El estudio proporciona una visión novedosa sobre esta dinámica y abre nuevas vías para el diseño de nanomateriales y dispositivos inspirados en la naturaleza y sus principios biológicos, con potenciales aplicaciones en la industria biomédica, farmacéutica y biotecnológica.

Representación de vesículas lipídicas multicapa inspirada en “Estudio de color: Cuadrados con círculos concéntricos”, del artista Wassily Kandinsky. Crédito de la imagen: Luis S. Mayorga & Diego Masone

“Constantemente, dentro de las células hay transporte de material, por ejemplo, de distintas moléculas que van de un lado al otro, incluso de adentro hacia afuera y a la inversa. ¿Cómo es posible esto? A través de las vesículas, que son estructuras que cumplen la función de transportar lo que la célula necesita. Estas vesículas por su naturaleza lipídica se auto-organizan y se auto-ensamblan, adoptando configuraciones diversas y bastante complejas como las multivesículas, muchas de ellas difíciles de estudiar experimentalmente”, comentó Diego Masone, investigador del CONICET en el Instituto de Histología y Embriología de Mendoza (IHEM, CONICET-UNCUYO) y líder del trabajo.

_Por estos desafíos experimentales, los investigadores recurrieron a simulaciones numéricas, realizadas en la supercomputadora Mendieta del Centro de Computación de Alto Desempeño (CCAD) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC), y pudieron describir el proceso de formación de algunas multivesículas celulares, así como observar nuevas estructuras hasta ahora desconocidas. El estudio proporciona una visión novedosa de la dinámica de estos sistemas y ofrece una comprensión más completa de cómo las moléculas lipídicas, que forman las vesículas, se auto-organizan espontáneamente.

“Fue como abrir una caja de sorpresas. Surgieron muchas formas no observadas previamente que obedecen los principios físicos de la auto-organización multivesicular, dados por las características propias de las moléculas lipídicas individuales que forman las membranas y colectivamente componen estas superestructuras”, admitió Masone.

_Este conocimiento abre nuevas vías para el desarrollo de materiales y dispositivos biomiméticos a escala nanométrica: “La nanotecnología está revolucionando el diseño de nuevos materiales y podría incluir propiedades bioinspiradas como el auto-ensamblaje, la respuesta a estímulos del ambiente o los cambios de forma, procesos que ya fueron resueltos en la naturaleza. Estos cuerpos multivesiculares que son transportadores en la célula, tienen múltiples y variadas formas, que podemos usar nosotros también con fines tecnológicos, por ejemplo, para transportar fármacos o para construir nuevos materiales con propiedades bioinspiradas”, concluyó Masone.