Diseñan una máquina impulsada por la luz que emula el movimiento celular

La máquina tiene aplicaciones potenciales en los campos de la nanomedicina y de la energía

La catedrática de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Barcelona (UB) Lluïsa Pérez-García ha participado en una investigación internacional, liderada por la Universidad de Nottingham, que ha creado la primera máquina molecular artificial impulsada por la luz.

La máquina, que emula por primera vez el movimiento molecular que tiene lugar a lo largo de las fibras de las células, tiene aplicaciones potenciales en los campos de la nanomedicina y de la energía.

La máquina es un conjunto de moléculas que pueden hacer diferentes movimientos mecánicos en respuesta a un estímulo, una estructura clave para desarrollar diversas funciones celulares.

Este trabajo, que publica la revista Nature Chemistry, es un primer paso para desarrollar una nueva familia de este tipo de estructuras moleculares con múltiples aplicaciones potenciales, según Pérez-García.

Según los autores del trabajo, el resultado de la investigación sería el ejemplo de máquina molecular artificial que "probablemente más se asemeja a los motores moleculares celulares".

"En este trabajo, hemos demostrado que una fibra molecular sintética autoensamblada en un líquido se comporta como un camino para el movimiento de un viajero molecular fluorescente situado a una distancia de 10.000 veces su longitud", ha detallado la catedrática.

"La luz actúa como combustible para favorecer el movimiento, mientras que un interruptor molecular mezclado en el sistema parece impulsar al viajero en su camino", ha precisado Pérez-García, que también es investigadora del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la UB (IN2UB).

Los investigadores utilizaron interacciones entre grupos químicos de carga opuesta para crear movimiento en este sistema estático: una molécula catiónica que se autoensambla formando fibras (el camino), a las que se une una molécula aniónica fluorescente (el viajero).

El tercer componente es una molécula aniónica que se comporta como un interruptor molecular: cuando se la ilumina con luz azul-violeta, debilita la interacción de las moléculas viajeras con el camino e impulsa su movimiento a lo largo del trayecto.

Los interruptores moleculares liberan calor cuando se irradian con la luz, un efecto que ayuda al viajero molecular a moverse, por lo que el movimiento mecánico del interruptor y el calor que se libera cuando se mueve hacen que el sistema funcione.

Para observar estos efectos, los investigadores utilizaron un microscopio óptico especial que permitió simultáneamente excitar las moléculas, haciendo que se movieran, y observarlas cuando se iluminaban, ya que las moléculas viajeras eran fluorescentes.

El reto siguiente de los investigadores es poder transportar otras moléculas de un sitio a otro de forma controlada y emular la naturaleza consiguiendo que también puedan llevar una carga, pero utilizando la luz como fuente de energía.

"Este sistema podría utilizarse para tareas químicas, quizás en dispositivos miniaturizados para detectar productos químicos, y también para aplicar fármacos activados por la luz", ha subrayado Pérez-García.

Otra aplicación potencial sería "captar la energía que produce este nuevo sistema para conseguir energía", según la investigadora.

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