Investigadores liderados por Georgia Tech publicaron en Nature Communications un método para generar fuerza controlable en sistemas semejantes a células. Se inspiraron en ciliados, que usan un pulso de calcio para una contracción ultrarrápida y luego emplean ATP para bombear el calcio y recargar el sistema.
El equipo produjo y purificó la proteína Tetrahymena thermophila calcium-binding protein 2 (Tcb2), que en el laboratorio forma una red fibrosa sensible al calcio. Para liberar calcio bajo control usaron un quelante fotosensible, una molécula "jaula" que retiene el calcio hasta que la luz la rompe. Proyectaron patrones de luz —como estrellas y círculos— y, al pulsar la iluminación, causaron ciclos repetidos de ensamblaje y contracción. Con iluminación intermitente la red aguantó alrededor de 150 ciclos y mostró velocidades de contracción próximas a 0.4 micrómetros por segundo.
Además, la red pudo desplazar partículas microscópicas, un paso relevante hacia la activación controlable en sistemas sintéticos para la entrega de fármacos. Los autores también desarrollaron un modelo computacional: mediante simulaciones y aprendizaje por refuerzo generaron patrones de luz que controlan la red para empujar o tirar según la intención. Saad Bhamla señaló que este "motor" de calcio controlado por luz cubre una carencia en muchos diseños de células sintéticas. El estudio recibió financiación parcial de la National Science Foundation y la fuente informativa es Georgia Tech.
Palabras difíciles
- quelante — molécula que retiene iones hasta ser liberada
- ensamblaje — proceso de unión para formar una estructura mayor
- contracción — acortamiento o cierre de una estructura muscular o molecular
- intermitente — que ocurre con pausas; no continuo
- simulación — reproducción por ordenador de un proceso realsimulaciones
- aprendizaje por refuerzo — técnica de entrenamiento basada en recompensas
- fibroso — que tiene forma o textura de fibrasfibrosa
- ciliado — organismo unicelular con estructuras llamadas ciliosciliados
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Preguntas de discusión
- ¿Qué ventajas e inconvenientes ves en usar luz para activar redes con calcio en sistemas sintéticos? Explica con ejemplos.
- ¿Cómo podría mejorar la entrega de fármacos que una red capaz de desplazar partículas microscópicas? Da posibles aplicaciones y riesgos.
- ¿Qué papel crees que pueden tener las simulaciones y el aprendizaje por refuerzo en el diseño futuro de dispositivos biomiméticos? Argumenta tu respuesta.
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