Los cristales líquidos son familiares para la mayoría de nosotros como las cosas algo aburridas que se usan para hacer pantallas de computadora y televisores. Incluso para los científicos, no ha sido fácil encontrar otras formas de usarlos.
Ahora un grupo de investigadores del Instituto de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago IME está poniendo cristales líquidos a trabajar en un ámbito completamente inesperado: como detectores de las fibras de proteínas implicadas en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.Su novedoso enfoque promete una forma más fácil y menos costosa de detectar estas fibras y hacerlo en una etapa mucho más temprana de su formación de lo que ha sido posible antes, la etapa en la que se cree que son las más tóxicas.
"Es extremadamente importante que uno desarrolle técnicas que nos permitan detectar la formación de estas llamadas fibrillas amiloides cuando comienzan a crecer", dijo Juan de Pablo, cuyo grupo realizó el nuevo trabajo. "Tenemosdesarrolló un sistema que nos permite detectarlos de una manera simple y económica. Y la sensibilidad parece ser extremadamente alta ".
Las fibrillas amiloides son agregados proteicos que están asociados con el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Huntington, el Parkinson, el Alzheimer y la enfermedad de las vacas locas, así como en la diabetes tipo II, donde dañan los islotes pancreáticos. A los científicos les gustaría estarcapaces de estudiar su formación tanto por razones terapéuticas como para poder evaluar el efecto de nuevos medicamentos en la inhibición de su crecimiento. Pero las fibrillas que se consideran más dañinas son demasiado pequeñas para ser vistas con un microscopio óptico. Por lo tanto, los científicos han confiadoen técnicas elaboradas y costosas basadas en la dispersión de neutrones o fluorescencia para estudiarlas.
Un enfoque diferente
El grupo de Pablo tomó un enfoque completamente diferente. Explotaron la forma en que un cristal líquido responde a una perturbación en su superficie. Los científicos hicieron una película de una molécula de cristal líquido llamada 5CB, que de Pablo llamó la "mosca de la fruta" dela investigación de cristal líquido porque está muy bien estudiada. Luego aplicaron productos químicos a la película de 5CB que causaron que las moléculas se alinearan de tal manera que bloquearan el paso de la luz. Flotando en la parte superior de la película había una membrana hecha de moléculas parecidas a esasencontrado en las membranas de las células biológicas, y encima de eso había agua, en la cual los científicos inyectaron las moléculas que forman espontáneamente los agregados tóxicos.
"A medida que los agregados crecen en la membrana, imprimen su forma en el cristal líquido debajo", dijo de Pablo, profesor de la familia Liew en ingeniería molecular. "Las moléculas de cristal líquido que se encuentran en la interfaz se distorsionan: adoptan una forma diferenteorientación, para que la luz pueda pasar ahora "
Esta alteración en la membrana, la huella de las fibras proteicas, se transmite a través de la película de cristal líquido, amplificándola en efecto.
Las fibras pueden tener decenas de nanómetros de diámetro y cien nanómetros de largo, mucho más pequeñas que un glóbulo rojo. Pero la perturbación que crean es aumentada por el cristal líquido, de modo que es lo suficientemente grande como para verse en luz polarizada con unmicroscopio óptico simple.
puntos brillantes microscópicos
Visto a través del microscopio, los agregados aparecen como pequeños puntos brillantes en un mar negro: brillante donde el cristal líquido ha sido perturbado para dejar pasar la luz. "El cristal líquido en realidad informa lo que les está sucediendo a los agregados en la interfaz".de Pablo dijo: "Y estos puntos brillantes se hacen más grandes y adoptan la forma de las fibras reales que está formando la proteína. Excepto que no estás viendo las fibras, estás viendo la respuesta del cristal líquido a las fibras".
El trabajo del equipo de de Pablo fue publicado en línea el 9 de septiembre de 2015 por la revista Materiales funcionales avanzados . Coautor del artículo fueron los científicos de IME Monirosadat Sadati, Julio Armas-Pérez, José Martínez-González y Juan Hernández-Ortiz, así como Aslin Izmitli-Apik y Nicholas Abbott de la Universidad de Wisconsin en Madison.
Se basaron fundamentalmente en modelos moleculares teóricos, tanto para ayudarlos a guiarlos a través del sistema real como para ayudarlos a comprender lo que estaban viendo. Ahora están desarrollando sensores para las fibrillas amiloides que pueden permitir a los experimentadores usar gotitas de cristales líquidos en emulsiónen lugar de las superficies planas utilizadas en los experimentos de prueba de concepto.
Eso, dijo de Pablo, sería mucho más fácil de usar para las personas. Él prevé que los científicos eventualmente puedan analizar pequeñas muestras de sangre u otro fluido corporal usando los nuevos detectores, o que los investigadores de drogas pongan las proteínas amiloides en el agua, inyectan su droga y estudian cómo la droga influye en el crecimiento de los agregados con el tiempo.
"Para la investigación en diabetes tipo II o Alzheimer o Parkinson, sería muy útil tener esta plataforma simple para realizar estas pruebas a una fracción del costo de lo que se requiere para la fluorescencia o la dispersión de neutrones"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Chicago . Original escrito por Carla Reiter. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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