Nanomateriales funcionales empleando proteínas

Logran diseñar proteínas, mediante la incorporación de sitios de coordinación de metales, para la síntesis sostenible de nanoclústeres de metales con diferente composición.

Un equipo del Centro de Investigación en Biomateriales, CIC biomaGUNE, con sede en el Parque Científico y Tecnológico de Gipuzkoa, País Vasco, ha logrado desarrollar nanomateriales funcionales empleando proteínas en el marco del proyecto europeo ERC Consolidator Grant ProNANO. La investigación liderada por la profesora Ikerbasque Aitziber López Cortajarena ha ejecutado, por primera vez, una estrategia simple y versátil para diseñar proteínas, mediante la incorporación de sitios de coordinación de metales, para la síntesis sostenible de nanoclústeres de metales con diferente composición. Los nanoclústeres metálicos son nanomateriales compuestos por únicamente entre 5 y 50 átomos metálicos.

En el trabajo, publicado en la revista Angewandte Chemie, se recoge que los nanoclústeres resultantes de oro, plata y cobre, estabilizados por proteínas presentan excelentes propiedades fluorescentes,fotoestabilidad y biocompatibilidad. “Estos nanomateriales son capaces de entrar en células vivas sin afectar la viabilidad celular ni perder su luminiscencia, lo que los convierte en herramientas útiles para la imagen y el marcaje de células vivas. Además, esta aproximación es tan general que se puede aplicar a otras proteínas para obtener híbridos proteínas-nanoclústeres para diversas aplicaciones biomédicas, como la imagen o el marcaje de células”, señala Aitziber López Cortajarena, profesora Ikerbasque y responsable del grupo de Nanotecnología Biomolecular en CIC biomaGUNE.

Este estudio abre las puertas al diseño de nuevas herramientas y tecnologías, basadas únicamente en proteínas, para la generación de nuevas rutas de síntesis controladas de nanomateriales con determinadas propiedades para su aplicación en diferentes campos. Cabe remarcar, que utilizando biomoléculas cómo principal materia prima y agua cómo disolvente, se pueden desarrollar nuevas rutas de síntesis más biocompatibles y sostenibles que las empleadastradicionalmente en la síntesis de este tipo de nanomateriales.  Por tanto, este es un ejemplo de cómo, partiendo del diseño de proteínas, podemos usar los sistemas biológicos para ponerlos al servicio de la producción de herramientas avanzadas con múltiples aplicaciones.

Grupo de Nanotecnología Biomolecular de CIC biomaGUNE, coordinado por la profesora Cortajarena. (Foto: CIC biomaGUNE)

Los sistemas desarrollados en esta investigación abren la puerta a numerosas aplicaciones como herramientas avanzadas para imagen y marcaje de células vivas; sensores para constatar cambios de temperatura y pH o detección de agentes contaminantes; agentes de detección en tests de diagnóstico basados en fluorescencia; y herramientas teragnósticas (de terapia y diagnóstico) que combinan la inhibición de rutas relacionadas conenfermedades, con las propiedades de fluorescencia que permiten el seguimiento de las moléculas activas.

Aitziber López Cortajarena señala que “las principales dificultades encontradas durante este proyecto han estado relacionadas con la caracterización de estos nuevos sistemas híbridos de proteínas con nanoclústeres metálicos, debido a su naturaleza híbrida y a su carácter hetereogéneo”.

Este trabajo, iniciado en 2016, se ha llevado a cabo principalmente en el grupo de Nanotecnología Biomolecular de CIC biomaGUNE coordinado por la profesora Cortajarena, con el Dr. Antonio Aires como investigador posdoctoral y primer firmante del trabajo. Han participado también miembros de las plataformas de CIC biomaGUNE como la Dra. Irantzu Llarena (microscopía óptica) y Marco Moller (microscopía electrónica). Asimismo han participado colaboradores de IMDEA Nanociencia (Madrid) para la caracterización fotofísica de los sistemas. (Fuente: CIC biomaGUNE)