Crean un material con las propiedades principales de las membranas celulares

Unos especialistas en ciencia de los materiales han creado uno nuevo que actúa como las membranas celulares existentes en la naturaleza. Tal material se había perseguido desde hace tiempo para aplicaciones tan variadas como la purificación del agua y el suministro ultrapreciso de fármacos. El nuevo material y las variantes que de él deriven se podrán utilizar para esas aplicaciones y también tienen potencial para ser usados en células de combustible o en otras utilizaciones energéticas.

Calificado como peptoide y semejante a un lípido, el material puede autoensamblarse para formar una lámina más delgada, aunque más estable, que la capa de una pompa o burbuja de jabón. La lámina ensamblada puede soportar el ser sumergida en una serie de líquidos y puede incluso autorrepararse después de ser dañada.

Las membranas celulares son materiales asombrosos. Hechas de delgadas láminas de moléculas grasas llamadas lípidos, son al menos 10 veces más delgadas que una iridiscente pompa de jabón y a pesar de todo permiten a las células formar organismos tan diversos como las bacterias, los árboles y las personas.

Las membranas de las células son muy selectivas en cuanto a lo que dejan pasar, usando diminutas proteínas incrustadas como guardianas. Las membranas reparan automáticamente daños en su estructura y cambian el grosor para dejar pasar señales desde el entorno exterior al interior de la célula, donde se halla la mayor parte de la acción.

Sería magnífico poder aprovechar todas las propiedades de las membranas, como el control de entrada, para fabricar filtros, o la señalización para construir sensores. Un material parecido a una membrana celular tendría ventajas sobre otros materiales delgados como el grafeno. Por ejemplo, simular el eficiente control de entrada de una membrana celular podría proporcionar membranas purificadoras que no requieran mucha presión o energía para hacer pasar el agua.

Este corte en sección simulado muestra cómo interactúan los peptoides parecidos a lípidos para formar una membrana. Cada peptoide tiene dos secciones: una región “grasa” que interactúa a través de anillos de benceno (vistos de color rosa) con sus vecinos para formar una lámina; y una región hidrófila que emerge por encima o por debajo de la lámina plana. (Imagen: Chun-Long Chen/PNNL)

Las moléculas sintéticas llamadas peptoides han atraído la atención de los investigadores porque son baratas, versátiles y ajustables a necesidades específicas. Son como las proteínas naturales, incluyendo aquellas que se integran en las membranas celulares, y pueden ser diseñadas para poseer formas y funciones muy específicas. Teniendo esto en mente, el equipo de Chun-Long Chen, del Laboratorio Nacional estadounidense del Pacífico Noroeste (PNNL), en Richland, Washington, ha diseñado y fabricado peptoides con un conjunto de rasgos que los hacen más parecidos a los lípidos.

Lo logrado con estos prototipos ha mostrado a los investigadores que se hallan en el camino adecuado para fabricar materiales sintéticos lo bastante parecidos a membranas celulares. El próximo paso es construir membranas biomiméticas incorporando proteínas naturales de membranas celulares u otras estructuras, como nanotubos de carbono, en esas matrices en forma de lámina. El equipo también está examinando formas de producir membranas peptoides eléctricamente conductoras, para uso energético.

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