¿Cómo visualiza las fuerzas extremadamente pequeñas conectadas a los procesos en nuestro cuerpo, como el crecimiento y el desarrollo embrionario? Los investigadores de Wageningen experimentaron con una combinación de tecnología láser y conocimiento químico, creando un sensor que consiste en una sola molécula que esunos cientos de veces más precisos que los dispositivos existentes utilizados para medir nano-fuerzas a nivel molecular. La fuerza medida en una molécula se puede comparar con la fuerza de un grano de arena presionando el hombro de una persona. Los investigadores describen sus hallazgos enla edición del 18 de enero de la revista científica Chem.
Las fuerzas experimentadas por las moléculas en las células, pero también en todos los materiales que nos rodean, son tan pequeñas que incluso los dispositivos de medición existentes más precisos apenas pueden detectar si se trata de una fuerza ". Hasta ahora, todo era negroo blanco, o había una fuerza o no: los métodos existentes no podían determinar nada en el medio ", dice Joris Sprakel, líder del grupo de investigación en el Laboratorio Sprakel y el Grupo de Química Física y Materia Suave de la Universidad e Investigación de Wageningen."Con un equipo de tres jóvenes investigadores y un estudiante avanzado, hemos reunido varias áreas de especialización. Y se nos ocurrió la idea de que tenía que ser teóricamente posible detectar las fuerzas a nivel molecular mediante el uso de la propia molécula comodispositivo de medición nano. Ya no medimos blanco o negro, sino 'cincuenta sombras de gris' por así decirlo "
como un grano de arena
Expresado en términos técnicos, la detección de fuerza de 1 molécula tiene una resolución de cien femtoNewton. Como fuerza, esto se escribe como 0.000,000,000,0001 Newton 1 Newton se siente como alrededor de 100 gramos ". Pero una molécula también es increíblementepequeño, aproximadamente un nanómetro, o una millonésima parte de un milímetro ", dice Joris Sprakel." Esta fuerza de cien femtoNewton que presiona una molécula de un nanómetro se puede comparar con la fuerza de un grano de arena en el hombro de una persona. Ypodemos medir fuerzas tan pequeñas con relaciones que son mil millones de veces más pequeñas "
Cómo funciona
Usando el nuevo método de medición, es posible obtener más información sobre las fuerzas que están activas a nivel molecular en las células vivas de plantas, animales y humanos ". Por ejemplo, en el desarrollo embrionario de células vegetales. Sabemosque las fuerzas minúsculas determinan cuándo se divide una célula y en qué dirección. Así que, en última instancia, estos estímulos mecánicos determinan cómo se desarrolla el embrión de la planta, pero hasta ahora no era posible medir esto ", dice Sprakel." Anteriormente no teníamos acceso directo a la célula.fenómenos físicos en esta escala y si no puede verlo, es casi imposible entender cómo funciona. Si comprende el papel de las nano fuerzas en los procesos biológicos, a largo plazo puede ser posible prevenir ciertas enfermedades debido aerrores en estas fuerzas celulares. Pero esto todavía es algo para el futuro; ahora hemos demostrado cómo podemos medir este tipo de fuerzas 'inconmensurables'. En mi equipo, actualmente estamos trabajando en aplicar este enfoque a los procesos celulares ".
Molécula como dispositivo de medición
Según Joris Sprakel, no es posible tomar este tipo de mediciones sensibles a pequeña escala utilizando un dispositivo de medición grande en una célula. Por lo tanto, los investigadores crearon moléculas que actúan como dispositivos de medición; cada uno de los sensores moleculares fabricados por el equipofunciona como un medidor de nano-fuerza. Para "leer" la molécula y determinar la fuerza, los investigadores hacen brillar un láser en una molécula. Esta molécula devuelve la luz en un tono diferente, lo que permite al equipo de investigación determinar la cantidad de fuerza., por lo tanto, el método no solo consiste en una nueva molécula o un nuevo instrumento, sino en una combinación de los dos.
"Necesitábamos un equipo interdisciplinario fuerte para esto", dice Sprakel. "Este avance se logró mediante la combinación única de cuatro investigadores jóvenes en mi equipo, cada uno con su propia área de especialización. Esto significa que finalmente pudimos darnos cuenta de estosueño largamente deseado "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wageningen e Investigación . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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