Nanomaquinas como tejido muscular

Por vez primera, se ha conseguido sintetizar un conjunto de miles de nanomáquinas ensambladas capaz de producir un movimiento de contracción coordinado de cerca de 10 micrómetros, similar al producido por las fibras musculares.

Este novedoso trabajo, a cargo de un equipo encabezado por Nicolas Giuseppone, profesor de la Universidad de Estrasburgo en Francia, proporciona una validación experimental de un enfoque biomimético cuyo concepto ha sido debatido y madurado durante varios años en el campo de las nanociencias.

Los resultados obtenidos usando el enfoque biomimético podrían conducir al desarrollo de numerosas aplicaciones en la robótica, en la nanotecnología para el almacenamiento de información, en la medicina para la síntesis de músculos artificiales, o en el diseño de nuevos materiales que incorporen en su estructura a nanomáquinas dotadas con innovadoras propiedades mecánicas.

La naturaleza fabrica numerosas estructuras bioquímicas complejas que se pueden describir como máquinas moleculares. Estas máquinas, conjuntos muy complejos de proteínas, participan en funciones esenciales de los seres vivos, tales como el transporte de iones, la síntesis de ATP (molécula de abastecimiento energético), y la división celular.

Se ha conseguido sintetizar un conjunto de miles de nanomáquinas ensambladas capaz de producir un movimiento de contracción coordinado de cerca de 10 micrómetros, similar al producido por las fibras musculares. (Foto: © Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA)

Nuestros músculos son controlados por el movimiento coordinado de estas nanomáquinas proteicas, que sólo actúan de modo individual a distancias del orden de un nanómetro. Sin embargo, al combinarse miles de ellas, esas nanomáquinas amplifican el movimiento conjunto resultante de tal modo que éste alcanza las magnitudes comunes de nuestros movimientos corporales cotidianos.

El equipo de Giuseppone ha logrado sintetizar largas cadenas poliméricas incorporando, vía enlaces supramoleculares, miles de nanomáquinas, cada una capaz de producir un movimiento linear telescópico de aproximadamente un nanómetro. Bajo la influencia del pH, sus movimientos simultáneos permiten que la cadena completa de polímero se contraiga o extienda unos 10 micrómetros, amplificando así el movimiento en un factor de 10.000.

Se han realizado mediciones precisas de este logro en colaboración con el equipo dirigido por el físico Eric Buhler del Laboratorio de la Materia y los Sistemas Complejos (CNRS - Instituto Charles Sadron / Universidad París Diderot) en Francia.