Innovadora investigación en mecanobiología aplicada.
Créditos de las imagenes: Technion Press Room.
Avance en mecanobiología:
Investigadores de Israel presentan una nueva estrategia para medir fuerzas mecánicas en procesos biológicos.
La investigación, publicada en el Journal of the American Chemical Society , fue dirigida por el profesor Joshua Grolman y Yifan Liao en colaboración con el profesor asociado Charles Diesendruck de la Facultad de Química Schulich.
Desafíos en la medición de fuerzas moleculares
La mecanobiología es un campo de investigación que estudia la influencia de las fuerzas mecánicas en diversos procesos biológicos.
Medir estas fuerzas a nivel molecular es un reto complejo, y se espera que el desarrollo de los investigadores permita realizar mediciones que antes eran imposibles.
Varios sistemas mecanobiológicos, que han evolucionado a lo largo de inmensos períodos de tiempo, demuestran una gran eficiencia a la hora de «traducir» fuerzas mecánicas en señales biológicas.
Estos sistemas naturales proporcionan una importante inspiración para los desarrollos de ingeniería.
Dificultades de replicar la precisión en sistemas artificiales
Sin embargo, es muy difícil replicar su nivel de precisión en sistemas artificiales, especialmente a nivel molecular.
Por lo tanto, los avances en este campo son cruciales en muchos contextos, incluida la administración de fármacos dentro del cuerpo, el control de defectos en los materiales y el desarrollo de materiales autorreparadores.
La tecnología desarrollada en Israel se basa en mecanóforos, unidades moleculares que producen señales químicas o físicas cuando se someten a cambios estructurales como la presión o el estiramiento.
Medir estas señales, que proporcionan información sobre el estado del material, es un desafío tecnológico muy complejo, especialmente cuando se requiere una alta sensibilidad.
La tecnología desarrollada por los investigadores se caracteriza por una sensibilidad muy alta en comparación con los usos anteriores de los mecanóforos y responde incluso a una tensión de solo el 5%, lo que la hace muy relevante para diversos procesos biológicos que hasta ahora no se podían controlar.
Química de clic: para la creación de sensores
Esta técnica es relevante para una variedad de materiales biológicos y artificiales.
Los investigadores han conseguido producir un material sensible a la fuerza a partir de una molécula llamada espiropirano, creando así una especie de detector molecular que proporciona información sobre las fuerzas mecánicas dentro del material.
El método requerido es un proceso de química de clic, lo que significa que no requiere procesos de varios pasos y no está asociado con subproductos indeseables.
La nueva estrategia, la conjugación por inmersión, se demuestra en el artículo con un análisis de las fibras de lana de la alpaca, un animal de la familia de los camellos, particularmente común en América del Sur.
La ventaja de esta tecnología es que es aplicable tanto a materiales sintéticos como naturales, incluidos los hechos de proteínas y carbohidratos.
Los investigadores estiman que en el ámbito industrial, esta tecnología contribuirá a acelerar y reducir el costo de fabricación de mecanóforos en polímeros.
Además de las aplicaciones biológicas, los investigadores señalan que “los materiales que hemos desarrollado podrían convertir muchos materiales biológicos y artificiales en sensores con una sensibilidad excepcional. También podrían utilizarse para recubrir componentes de aeronaves, proporcionando alertas sobre posibles fallos en dichos componentes”.
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