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» » » » Rompiendo la barrera de lo pequeño para diseñar la primera proteína de microfibra

Referencia: EurekAlert.org .
por Kathleen Hamilton, 23 octubre 2014

Investigadores de la Escuela Politécnica de Ingeniería de la Universidad Nueva York han abierto nuevos caminos en el desarrollo de proteínas que forman fibras especializadas, utilizadas en medicina y nanotecnología. Hace tiempo que los científicos han podido crear nuevas proteínas que son capaces de autoensamblarse en fibras, su trabajo ha tenido lugar en la nanoescala. Por primera vez, este logro ha sido realizado a microescala, un salto de magnitud en el tamaño que presenta nuevas e importantes oportunidades para la ingeniería de fibras de proteína.

Jin Kim Montclare, profesora asociada de ingeniería química y biomolecular en la NYU School of Engineering, lideró un grupo de investigadores que publicaron los resultados exitosos de sus ensayos en la creación y diseño de proteínas de microfibra en la revista Biomacromolecules.

Muchos materiales usados en la medicina y la nanotecnología se basan en proteínas de diseño que forman fibras con propiedades específicas. Por ejemplo, los andamios utilizados en el diseño de tejidos dependen de fibras artificiales, igual que los nanocables usados en los biosensores. Estas fibras se pueden unir con pequeñas moléculas de compuestos terapéuticos y también sirven para la administración de fármacos.

Montclare y sus colaboradores comenzaron sus experimentos con la intención de diseñar proteínas a nanoescala con la curcumina terapéutica del cáncer. Crearon con éxito una novedosa proteína a nanoescala de auto-ensamblaje, incluyendo un poro hidrofóbico capaz de unirse a las pequeñas moléculas. Para su sorpresa, después de incubar las fibras con curcumina, la proteína no sólo continuó su ensamblaje, sino que lo hizo en un grado que sus fibras cruzaron la barrera de diámetro de la nanoescala a la microescala, similar al diámetro del colágeno o la seda de araña.

"Fue sorprendente y emocionante", dijo Montclare, explicando que este tipo de aumento de diámetro en presencia de moléculas pequeñas no tiene precedentes. "Una fibra a microescala capaz de entregar una molécula pequeña, ya sea un compuesto terapéutico u otro material, es un gran paso adelante."
   
Montclare explicó que los biomateriales con pequeñas moléculas embebidas podrían usarse ​​para construir andamios de doble propósito para la ingeniería de tejidos o entregar ciertos medicamentos de manera más eficiente, especialmente aquellos que son menos eficaces en un entorno acuoso. Usando microscopía, el equipo fue capaz de observar las fibras en tres dimensiones y confirmar que la curcumina --que se vuelve fluorescente cuando se une a la proteína estructural--, se distribuía de forma homogénea a lo largo de la fibra.
   
A pesar de la enormidad del salto de lo nano a la micro escala, el equipo de investigación cree que pueden idear fibras aún más grandes. El siguiente paso, apunta Montclare, es desarrollar proteínas que puedan ensamblarse a escala milimétrica, creando fibras lo suficientemente grandes como para verse a simple vista. "Es incluso posible imaginar la generación de cabello."

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Investigadores de tres instituciones que han colaborado. In addition to Montclare NYU School of Engineering doctoral candidate Jasmin Hume, graduate student Rudy Jacquet, and undergraduate student Jennifer Sun co-authored the paper. Richard Bonneau, an associate professor in NYU's Department of Biology and a member of the computer science faculty at NYU's Courant Institute of Mathematical Sciences, and postdoctoral scholar P. Douglas Renfrew also contributed, along with M. Lane Gilchrist, associate professor of chemical engineering at City College of New York and master's degree student Jesse A. Martin, also from City College. Their work was supported by the Army Research Office and the National Science Foundation.

- Fuente: Universidad de Nueva York Escuela Politécnica Superior de Ingeniería.
- Publicación: "Engineered Coiled-Coil Protein Microfibers," disponible en (http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/bm5004948).
- Imagen: La microscopía revela tres vistas dimensionales y la sección transversal de la fibra de diseñada con curcumina distribuida homogéneamente en el todo. Crédito: Universidad de Nueva York.
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