Si le da un juguete a un bebé, podría investigar sus propiedades apretándolo, tirándolo o masticándolo. Los científicos pueden investigar de manera similar las propiedades de los materiales aplicando diferentes fuerzas, aunque de una manera mucho más controlada.
Los investigadores han desarrollado recientemente una nueva y mejorada forma de manipular materiales de forma controlable, en este caso biomoléculas que son demasiado pequeñas para verlas a simple vista. Al estirar moléculas como el ADN y las proteínas, los científicos pueden encontrar información importante sobre la estructura,enlace químico y propiedades mecánicas de las moléculas individuales que componen nuestros cuerpos. Esta comprensión podría arrojar luz sobre enfermedades como el cáncer y la esclerosis lateral amiotrófica ELA.
La nueva técnica se llama espectroscopía de fuerza acústica AFS. El equipo de investigación describió por primera vez AFS en un artículo de Nature-Methods 2015 y desde entonces lo ha actualizado para que sea compatible con más técnicas de imagen, puede producir una fuerza de estiramiento más fuerte,y pueden extenderse desde una distancia designada. Los investigadores denominaron la actualización AFS 2.0 y la presentarán en la reunión anual de la Sociedad de Biofísica, celebrada del 27 de febrero al 1 de marzo en Los Ángeles, California.
"AFS es una técnica nueva y prometedora que todavía tiene algunos trucos bajo la manga", dijo Douwe Kamsma, un estudiante graduado en biofísica de la Universidad VU en Amsterdam, autor del primer artículo de AFS y actualmente trabaja en AFS2.0.
AFS funciona mediante el uso de ondas de sonido para generar fuerzas en un canal de fluido. El canal de fluido se encuentra en un portaobjetos de vidrio y un elemento piezoeléctrico está pegado en la parte superior del portaobjetos. Las ondas de sonido son producidas por el elemento piezoeléctrico, que vibrarespuesta a un voltaje alterno aplicado. Los investigadores pueden sintonizar la frecuencia para hacer resonar el sistema y hacer una onda estacionaria. Una onda estacionaria es una onda en la que puntos específicos, llamados nodos, parecen estar quietos.
Para estirar el ADN u otras moléculas, los investigadores atan un extremo a la superficie del canal de fluido y unen el otro extremo a una microesfera. Cuando el elemento piezoeléctrico se enciende para crear una onda estacionaria en la capa de fluido, las microesferas sonforzado hacia los nodos de las ondas estacionarias. La frecuencia de resonancia seleccionada de la onda determina la dirección de la fuerza y la amplitud determina la fuerza de la fuerza. Los investigadores pueden cambiar estos dos parámetros casi instantáneamente para manipular las microesferas y, por lo tanto, tirar del ADNcon diversos grados de fuerza.
"La gran ventaja de AFS es que podemos cubrir toda la superficie con estas construcciones atadas y así medir miles de biomoléculas individuales en paralelo", dijo Kamsma.
AFS 1.0 ya ha sido comercializado por LUMICKS, que es una empresa derivada del laboratorio de la Universidad VU donde trabaja Kamsma. Para actualizar el producto a AFS 2.0, los investigadores integraron un elemento piezoeléctrico ópticamente transparente, que no bloquearía la vista delcanal, y demostró que el chip AFS era compatible con una amplia gama de microscopios.
También desarrollaron un modelo para optimizar los espesores de las diferentes capas del sistema, haciendo posible aplicar fuerzas más altas. Finalmente, demostraron un método rápido y fácil para cuantificar el perfil de fuerza dentro de la capa de fluido, y mostraron que el sistema AFSpodría usarse para estirar moléculas manipulando la distancia de los puntos de fijación de la biomolécula, una función llamada abrazadera de distancia.
Una pinza de distancia es mejor que una pinza de fuerza para probar múltiples eventos de ruptura en la misma molécula, dijo Kamsma. Esto podría usarse, por ejemplo, para estudiar el estiramiento excesivo del ADN y el despliegue de proteínas, dijo.
"AFS es un muy buen ejemplo en el que los instrumentos y técnicas que desarrollan los físicos se utilizan para estudiar células y biomoléculas", dijo Kamsma. Para que el sistema funcione se requieren conocimientos de dinámica de fluidos, desarrollo de software, fabricación y biología molecular."Reunir todo esto es muy emocionante", dijo. La mayoría de los desafíos técnicos del desarrollo de la nueva herramienta se han superado, por lo que "ahora es el momento de aplicarla a problemas biomoleculares muy emocionantes".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad biofísica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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