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Este sorprendente logro se ha conseguido mediante la creación de una proteína artificial que es capaz de convertir la energía química almacenada en su entorno en energía mecánica para impulsar su movimiento. Esta proteína actúa como un motor molecular que se mueve de manera autónoma y continua, lo que representa un avance emocionante en la nanotecnología y la bioingeniería. A medida que la tecnología continúa avanzando, es probable que veamos aplicaciones prácticas de estos motores de proteínas sintéticas en campos tan variados como la medicina, la robótica y la computación cuántica.
En una revelación que podría marcar el comienzo de una nueva era en el tratamiento de enfermedades y la biocomputación, investigadores de la Universidad Simon Fraser (SFU), en colaboración con la Universidad de Lund en Suecia, han diseñado un motor molecular sintético inspirado en los mecanismos fundamentales que impulsan la vida misma. Este dispositivo, apodado «La Cortacésped», imita a los motores moleculares basados en proteínas que son cruciales para una variedad de funciones vitales en todos los organismos vivos, desde la división celular hasta el mantenimiento de tejidos saludables.
Los motores moleculares en la naturaleza, esenciales para la supervivencia de organismos que van desde humanos hasta bacterias y plantas, convierten la energía de una forma a otra, generando fuerzas mecánicas y movimiento. Siguiendo décadas de investigación sobre estos motores naturales, el equipo de SFU, liderado por la profesora de física Nancy Forde, ha llevado la ingeniería biomolecular un paso adelante con la creación de «La Cortacésped».
Este motor sintético se inspira en una clase de motores moleculares conocidos como trinquete de puente quemado (BBRs), que logran movimiento dirigido a largas distancias al consumir y destruir sustratos ricos en energía en su camino, evitando así el movimiento hacia atrás.
«La Cortacésped» es una esfera revestida con tripsina, una enzima que descompone las proteínas en el cuerpo. Al aterrizar en una superficie, las «cuchillas» de tripsina se unen y cortan péptidos, proteínas de menor longitud, convirtiéndolos en energía. Este proceso crea un gradiente de energía libre debido a la ausencia de péptidos en el camino de «La Cortacésped», empujándola hacia los péptidos no cortados, o «césped», y permitiéndole «cortar» a medida que avanza. Con velocidades promedio de hasta 80 nm/s, su rendimiento es comparable al de los motores moleculares biológicos.
El funcionamiento defectuoso de los motores moleculares en las neuronas está relacionado con varias enfermedades neuronales humanas. Comprender cómo funcionan estos motores en estados sanos y enfermos es crucial para tratar enfermedades del motor neuronal, como la esclerosis múltiple y la paraplejía espástica. «La Cortacésped» podría utilizarse para la entrega dirigida de fármacos, aprovechando un enfoque similar al del virus de la influenza para infectar células, pero con el objetivo benéfico de entregar medicamentos específicamente a células enfermas.
Este avance no solo destaca el potencial de los motores moleculares sintéticos en la medicina y la biotecnología sino que también subraya la importancia de la inspiración natural en el diseño de nuevas tecnologías. Con «La Cortacésped», el equipo de SFU y Lund University abre nuevas vías para el tratamiento de enfermedades y la ingeniería de sistemas biológicos, marcando un hito en la intersección de la biología y la ingeniería.
