Desarrollan un micromotor sintético de enorme potencia: esperanza de uso en el organismo
Las bacterias como modelo: Conversión de la energía química en energía rotacional a nivel supramolecular por primera vez
Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado un motor artificial a nivel supramolecular capaz de desarrollar una potencia impresionante. Este motor de cuerda es una diminuta cinta hecha de moléculas especiales. Cuando se le aplica energía, esta cinta se alinea, se mueve como una pequeña aleta y puede así empujar objetos. Por primera vez, la energía para ello procede de un combustible químico.
Hasta ahora, la conversión de energía química en energía rotacional a nivel supramolecular, es decir, para pequeños objetos formados por más de una molécula, sólo se conocía en biología. Las bacterias primitivas, conocidas como arqueas, utilizan el combustible químico ATP para hacer girar sus diminutos órganos de locomoción en forma de aletas, los flagelos, y desplazarse así. Hasta ahora no existían réplicas sintéticas de este proceso. En el futuro, el nuevo desarrollo podría utilizarse en nanorobots que nadan por los vasos sanguíneos para detectar células tumorales, por ejemplo.
El combustible químico impulsa la rotación
Las cintas peptídicas desarrolladas por un equipo dirigido por Brigitte y Christine Kriebisch y Job Boekhoven, catedrático de Química Supramolecular, miden unos pocos micrómetros de largo y apenas unos nanómetros de ancho. Cuando se les añade combustible químico, adquieren estructura y las cintas se enroscan en pequeños tubos, lo que hace que empiecen a girar. Este proceso puede observarse incluso en directo al microscopio.
Los investigadores descubrieron que pueden controlar la velocidad de rotación de las cintas mediante la cantidad de combustible añadido. Además, la dirección de rotación -en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario- puede verse influida por la estructura de los componentes moleculares de las cintas. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Chem.
Arrastrarse por las superficies
Junto con el profesor Matthias Rief, catedrático de Biofísica Molecular de la TUM, que trabaja en métodos de medición óptica de última generación, los investigadores descubrieron que las cintas ejercen suficiente fuerza sobre su entorno como para mover objetos de tamaño micrométrico. La determinación de la fuerza es uno de los resultados más importantes para su uso práctico.
Si se juntan varias cintas giratorias en un punto central, por ejemplo, se crean pequeños "microandadores" que pueden arrastrarse por las superficies. En el futuro, tras nuevas mejoras, estos microwalkers podrían utilizarse para aplicaciones médicas como el transporte de fármacos en el cuerpo. El combustible utilizado aún no es adecuado para ello, ya que sería perjudicial para el organismo.
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