Vesículas de lípidos transmiten señales luminosas o eléctricas

Si bien este estudio tuvo lugar en el ámbito de la ciencia básica, podrá tener aplicaciones futuras en áreas como la computación. El trabajo salió publicado en Royal Society Open Science

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Los liposomas son pequeñas vesículas esféricas con paredes constituidas por dos capas de lípidos que delimitan un contenido interno acuoso. Son estructuras que han sido exploradas para hacer las veces de transportadores de fármacos o de principios activos de cosméticos. Pero el encapsulado de nanopartículas magnéticas en liposomas brinda también otra posibilidad: la de usar dichas vesículas como soportes en la transferencia de señales.

Y en un artículo que acaba de publicar un equipo de científicos brasileños en Royal Society Open Science se contempla esta posibilidad.

“Nuestra investigación se llevó a cabo en el ámbito de la ciencia básica, pero cuenta con potencial de aplicación en la transmisión de señales en computación, por ejemplo. Construimos un modelo con dos tipos de liposomas: uno de tamaño nanométrico, con dimensiones del orden de los 100 nanómetros, y otro ‘gigante’, con dimensiones de entre 10 y 20 micrones”, dijo Iseli Lourenço Nantes Cardoso. 

La investigadora, profesora titular de la Universidad Federal del ABC (UFABC), con sede en la localidad paulista de Santo André, en Brasil, fue una de las coordinadoras del estudio, junto a Frank Nelson Crespilho, docente del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IQSC-USP).

En el modelo utilizado, los liposomas nanométricos mimetizan los agentes que transportan los fármacos, mientras que los liposomas gigantes mimetizan células. Se los construyó de forma tal de que puedan fundirse unos con otros. Pero en lugar de transportar drogas, los liposomas nanométricos transportan nanopartículas magnéticas (magnetitas) y moléculas fluorescentes (fluoróforos), o nanopartículas magnéticas y cargas (lípidos cargados eléctricamente).

Las moléculas fluorescentes o las cargas permiten transmitir las señales, al tiempo que las partículas magnéticas permiten controlar la transmisión mediante el uso de imanes (como puede verse en la figura).

“En la situación inicial, las vesículas gigantes no poseían moléculas fluorescentes, cargas o nanopartículas magnéticas. Al fundirse con los liposomas nanométricos, que transportaban información luminosa o eléctrica, dichas vesículas gigantes incorporaron esa información. Y también incorporaron a las partículas magnéticas, que permitieron su conducción con el imán hasta la estación receptora de la señal. Esto hizo posible crear un mecanismo interruptor, tipo ‘enciende-apaga’ [‘on-off’]. Cuando el imán promueve el desplazamiento de la vesícula hacia la estación receptora, tenemos el ‘enciende’. Cuando se lo posiciona en el sentido opuesto, tenemos el ‘apaga’, que bloquea la señal”, explicó Lourenço Nantes Cardoso.

“En el caso de la señal luminosa, las vesículas gigantes fueron transportadas con un capilar hasta una conexión con fibra óptica. Y con ésta a un espectrofluorímetro, capaz de detectar el espectro de fluorescencia. En cuanto a la señal eléctrica, se utilizó un sistema de transmisión de señales magnetoelectroquímicas. Cuando las moléculas cargadas eléctricamente son transportadas hasta un electrodo con un imán, se produce una señal alta. Si se retira el imán, la señal queda bastante baja”, dijo. 

Mediante estos dispositivos, fue posible efectuar operaciones de lógica booleana, en las cuales las variables y las funciones pueden tener únicamente valores 0 y 1. La combinación de estos valores, de dos en dos, permite crear cuatro díadas: 0-0, 0-1, 1-0 y 1-1.

Se estableció como convención que 0-0 sería la vesícula gigante, sin el agregado de fluoróforos o de carga o de magnetita. Con fluoróforos, pero sin magnetita, existe la señal luminosa, pero no se concreta la transmisión, y a esto se lo designó como 0-1. Con la magnetita, pero sin  fluoróforos, la vesícula gigante puede ser transportada, pero no transmite señal luminosa: esto sería 1-0. Fluoróforos y magnetita producirían 1-1.

Este estudio se realizó en el marco del Proyecto Temático intitulado “Interfaces en materiales: propiedades electrónicas, magnéticas, estructurales y de transporte”, coordinado por el profesor Adalberto Fazzio, y demostró la posibilidad de un uso inédito de las nanopartículas magnéticas en la interfaz de liposomas: la transmisión de señales luminosas o eléctricas. 

Puede leerse el artículo intitulado Magnetoliposomes as model for signal transmission (doi: https://doi.org/10.1098/rsos.181108), de G. R. Barreto, C. Kawai, A. Tofanello, A. A. R. Neves, J. C. Araujo-Chaves, E. Belleti, A. J. C. Lanfredi, F. N. Crespilho y I. L. Nantes-Cardoso, en el siguiente enlace: royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.181108.