Los pulpos, calamares y otras criaturas marinas pueden realizar un acto de desaparición mediante el uso de tejidos especializados en sus cuerpos para manipular la transmisión y el reflejo de la luz, y ahora los investigadores de la Universidad de California en Irvine han diseñado células humanas para que tengan capacidades transparentes similares.
En un artículo publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , los científicos describieron cómo se inspiraron en la piel de los cefalópodos para dotar a las células de mamíferos de transparencia sintonizable y características de dispersión de la luz.
"Durante milenios, la gente ha estado fascinada por la transparencia y la invisibilidad, que han inspirado la especulación filosófica, las obras de ciencia ficción y mucha investigación académica", dijo el autor principal Atrouli Chatterjee, estudiante de doctorado de la UCI en ingeniería química y biomolecular ". Nuestroproyecto, que está decididamente en el ámbito de la ciencia, se centra en el diseño e ingeniería de sistemas y tejidos celulares con propiedades controlables para transmitir, reflejar y absorber la luz ".
Chatterjee trabaja en el laboratorio de Alon Gorodetsky, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular de la UCI, que tiene una larga historia de exploración de cómo se pueden imitar las capacidades de cambio de color de los cefalópodos para desarrollar tecnologías únicas para beneficiar a las personas. La investigación bioinspirada de su equipo tienecondujo a desarrollos innovadores en camuflaje infrarrojo y otros materiales avanzados.
Para este estudio, el grupo se inspiró en la forma en que los calamares Doryteuthis opalescens femeninos pueden evadir a los depredadores cambiando dinámicamente una franja en su manto de blanco casi transparente a blanco opaco. Los investigadores tomaron prestadas algunas de las partículas intercelulares basadas en proteínas involucradas en estetécnica de camuflaje biológico y encontré una manera de introducirlos en las células humanas para probar si los poderes de dispersión de la luz son transferibles a otros animales.
Esta especie de calamar tiene células reflectoras especializadas llamadas leucóforos que pueden alterar la forma en que dispersan la luz. Dentro de estas células se encuentran los leucosomas, partículas unidas a la membrana que están compuestas de proteínas conocidas como reflectinas, que pueden producir camuflaje iridiscente.
En sus experimentos, los investigadores cultivaron células de riñón embrionario humano y las manipularon genéticamente para expresar reflectina. Descubrieron que la proteína se uniría en partículas en el citoplasma de las células en una disposición desordenada. También vieron a través de microscopía óptica y espectroscopia queLas estructuras basadas en reflectina introducidas hicieron que las células cambiaran su dispersión de la luz.
"Nos sorprendió descubrir que las células no solo expresaban reflectina sino que también empaquetaban la proteína en nanoestructuras esferoidales y las distribuían por todo el cuerpo de las células", dijo Gorodetsky, coautor de este estudio. "A través de la microscopía de fase cuantitativa,pudimos determinar que las estructuras de las proteínas tenían diferentes características ópticas en comparación con el citoplasma dentro de las células; en otras palabras, se comportaron ópticamente casi como lo hacen en sus leucóforos de cefalópodos nativos ".
En otra parte importante del estudio, el equipo probó si la reflectancia podría activarse y desactivarse mediante estímulos externos. Intercalaron las células entre placas de vidrio recubiertas y aplicaron diferentes concentraciones de cloruro de sodio. Medición de la cantidad de luz que fuetransmitidas por las células, descubrieron que las expuestas a niveles más altos de sodio dispersaban más luz y destacaban más de los alrededores.
"Nuestros experimentos mostraron que estos efectos aparecieron en las células modificadas pero no en las células que carecían de las partículas de reflectina, lo que demuestra un posible método valioso para ajustar las propiedades de dispersión de la luz en las células humanas", dijo Chatterjee.
Si bien los humanos invisibles todavía están firmemente en el ámbito de la ciencia ficción, Gorodetsky dijo que la investigación de su grupo puede ofrecer algunos beneficios tangibles en el corto plazo.
"Este proyecto demostró que es posible desarrollar células humanas con propiedades ópticas que respondan a los estímulos inspiradas en leucóforos en los celfalópodos, y muestra que estas increíbles proteínas reflectina pueden mantener sus propiedades en entornos celulares extraños", dijo.
Dijo que el nuevo conocimiento también podría abrir la posibilidad de usar reflectinas como un nuevo tipo de marcador biomolecular para aplicaciones de microscopía médica y biológica.
Este proyecto, que recibió el apoyo de la Agencia de Proyectos de Investigación Aplicada de Defensa y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, también involucró a investigadores de la Universidad de California, San Diego y Hamamatsu Photonics en Japón.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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