Los virus se pueden convertir en estructuras sofisticadas con novedosas propiedades ópticas o biomédicas.
Por Prachi Patel, TOMADO DEL TECHNOLOGY REVIEW (Juan Lauro Aguirre)
Unos investigadores han inventado y demostrado un sencillo proceso, que consta de un paso solamente, en el que los virus modificados genéticamente generan estructuras o patrones muy ordenados con propiedades distintivas, como color o fuerza de cohesión. La técnica podría usarse para hacer nuevos aparatos ópticos o ensamblajes biológicos que se utilicen para cultivar tejidos blandos, dientes y huesos.
Los investigadores, dirigidos por el Dr. Seung-Wuk Lee, Profesor de Bioingeniería en la Universidad de California, Berkeley (EE.UU.), usaron la técnica para hacer películas estructuradas. “Queremos imitar a la naturaleza (bio-mimética) y crear muchos tipos de estructuras funcionales con bloques de construcción muy sencillos”, afirma.
Este trabajo forma parte de un esfuerzo más amplio para generar nuevos tipos de materiales usando virus como ladrillos de construcción microscópicos. Investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts, EE.UU.), dirigidos por Angela Belcher, Profesora de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Biológica, ya habían creado virus que se adhieren a materiales inorgánicos -algo que no hacen de forma natural- y los habían añadidos a componentes de baterías.
El Dr. Lee y sus colegas han encontrado una forma de afinar la colocación de virus individuales para crear sofisticadas estructuras con complejos diseños realizados por ellos mismos. Usar un único virus como unidad de construcción es “bastante especial”, afirma el Dr. Belcher, porque sus características se pueden modificar genéticamente y se pueden añadir muchos materiales distintos y útiles a su superficie. Lo que es aún más importante de la nueva investigación, y que se publicó en la revista Nature hace algunas semanas, es la posibilidad de controlar con precisión el auto-montaje viral, dando lugar a estructuras a gran escala con múltiples niveles de organización. “Está muy bien hecho”, afirma el Dr, Belcher. “Se pueden hacer tantas cosas con un solo virus”.
Los investigadores usaron un virus bacteriófago con forma de barra llamado M13 para su trabajo. Empiezan sumergiendo una placa de cristal en una solución salina que contiene los virus. A medida que sacan el cristal de la solución, despacio y a una velocidad controlada, los virus se configuran espontáneamente sobre la superficie en patrones ordenados. Esta colocación tiene lugar mientras el solvente se evapora. “El auto-ordenamiento es difícil de lograr de forma sistemática, pero lo que los autores han descubierto muestra un camino potencialmente poderoso para hacerlo”, afirma George Schatz, Profesor de Química en la Universidad Northwestern (EE.UU.).
Al cambiar la concentración de virus en la solución y la velocidad a la que se saca el cristal, los investigadores pudieron crear películas con diferentes estructuras. Una tiene rayas espaciadas regularmente hechas con paquetes de virus en las que ellos se alinean y se enroscan como en un sacacorchos.
La película más compleja tiene una estructura “como los tallarines rizados” que refracta la luz de determinada manera. Distintas velocidades de extracción cambian el espaciado y el ancho de los virus en esta estructura ondulada, mostrando distintos colores. Estas películas podrían usarse de reflectores y filtros de luz como los que hay en las pantallas electrónicas y los aparatos fotográficos. La técnica también podría usarse para fabricar cristales fotónicos y para hacer recubrimientos fotovoltaicos orgánicos.
Los investigadores también demostraron que el material puede convertirse en soporte para crear tejidos más complejos. Para conseguir esto, modificaron genéticamente el virus para que exprese ciertas proteínas sobre su superficie, con lo cual se influye en el crecimiento del tejido. También cultivaron células encima de las películas y descubrieron que las células se alineaban con la micro-estructura. Aún más, cuando las películas se sumergían en una solución de iones de calcio y fosfato, los iones se mineralizaban sobre la película para formar un material duro parecido al esmalte de los dientes.
“Desarrollar un sistema así que pudiera regenerar el hueso o servir para cultivar materiales para los dientes es muy posible”, afirmó finalmente el Dr. Belcher.
