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Investigadores santafesinos aplican la nanotecnología para clasificar proteínas y sus aminoácidos, ya que de esta manera se puede conocer en profundidad el origen de enfermedades genéticas. Lo hacen por medio de hojas de grafeno, el mismo material que se presenta en las puntas de los lápices.

El trabajo está encarado por investigadores del Instituto de Física del Litoral (IFIS-UNL- CONICET). Ellos estudian materiales con aplicaciones para la biomedicina, específicamente en la clasificación de proteínas. “Trabajamos con 20 aminoácidos, que pueden pensarse como bloques o ladrillos que construyen a todas las proteínas. Todas ellas están formadas de un orden o una secuencia específica de aminoácidos, por lo cual si ese orden falla, también falla la proteína, lo que puede llevar a enfermedades genéticas”, contó Sindy Julieth Rodríguez Sotelo, que estudia el tema en el Grupo de Materiales de Simulación Computacional de Nanomateriales y Dispositivos.

La idea del grupo es construir, en principio, un dispositivo para detectar fallas moleculares responsables de numerosas enfermedades que tengan su origen en secuenciación errónea de aminoácidos, además de controlar la calidad de las proteínas producidas por la ingeniería genética. “Hay enfermedades que tienen sus orígenes en malas secuenciaciones, una conocida puede ser la osteogénesis imperfecta u osteogenia imperfecta, también llamada huesos de cristal. En esta enfermedad por ejemplo, las cadenas de colágeno tienen una estructura repetitiva de 3 aminoácidos. Una alteración en el orden distorsiona el buen funcionamiento de la proteína, donde una pequeña cantidad de colágeno funcional producido no puede ser regulada, dando lugar a la fragilidad excesiva del hueso”, apuntó.

Grafeno

En este sentido, agregó que buscaban caracterizar y estudiar las propiedades eléctricas de un material que pudiera servir para  descifrar ese código que la proteína posee oculta: el material que los investigadores propusieron fue el grafeno. “Es un material relativamente nuevo, con propiedades físicas excelentes, extremadamente delgado, ya que es una lámina de un átomo de espesor, 300.000 mil veces más delgado que una hoja de papel. Es básicamente carbono, el mismo material del que están hechas las puntas de los lápices. Sin embargo, el material que utilizamos se organiza bidimensionalmente de un modo similar a un panal de abejas, una organización que le da la propiedad requerida”, acotó.

Según Rodríguez Sotelo, la estructura del material posibilita distinguir cada uno de los bloques, los aminoácidos que conforman las proteínas. “Nuestro objetivo es estudiar desde la mecánica cuántica cómo ese material distribuye sus cargas o sus electrones en sus superficies con cada uno de esos aminoácidos. Si logramos distinguir una señal o una diferencia eléctrica, podemos construir un secuenciador de proteínas. Para lograrlo, pensamos en un dispositivo sencillo que modelamos con técnicas de cálculo sofisticado, que incluso nos permiten comparar con datos experimentales cómo se distribuyen esas cargas”, añadió.

Los investigadores modelan el dispositivo conectando una hoja de grafeno a una pila de 2 voltios y calculan cómo se produce la distribución de la carga en el material: “Encontramos que el grafeno tiene una corriente diferente para cada uno de los aminoácidos. Es como si cada curva de corriente fuera la huella digital del aminoácido dentro de la proteína. Esos resultados que obtuvimos nos dieron pie para poder escribir tres artículos en revistas internacionales, donde proponemos que efectivamente el grafeno sí puede ser un buen material para construir un secuenciador de proteínas”

Rodríguez Sotelo, que contó sobre su investigación en el concurso Tesis en 3 minutos realizado por la UNL en junio y que se hizo acreedora del primer premio en la versión 2017, añadió que el tema se viene trabajando en el IFIS desde hace cuatro años bajo la dirección de Eduardo Albanesi. “Los primeros resultados del modelado se obtuvieron como parte de mi tesis de Maestría en Ingeniería Biomédica de la Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER). Para continuar con la investigación, inicié mi doctorado en Física en la UNL, donde desarrollo actualmente la investigación en el IFIS”, finalizó.