Las señales de Calcio intracelular: Un lenguaje en la intimidad de las células. Un estudio matemático

La dinámica del Calcio intracelular provee un muy interesante ejemplo en el cual la controversia “simple” versus “complejo” puede ser investigada. En la ciencia pueden verse dos casos límites en la exploración del conocimiento. Estos dos paradigmas pueden encontrarse en la física y en la biología. Clásicamente, la física suele llevar a cabo aproximaciones que tienen una tendencia hacia la simplicidad. Por el contrario, las aproximaciones de la biología suelen tener una tendencia a la complejidad. Una manera de establecer una suerte de puente entre estos dos tipos de aproximaciones (y entre estas dos disciplinas) es llevar a cabo modelización matemática inspirándose en problemas físicos pero en el contexto de un problema biológico. La idea, simplemente, es llevar a cabo un modelo matemático, descrito por alguna o algunas expresiones matemáticas, que de cuenta del fenómeno biológico en estudio. Recientemente, Alejandra Ventura y colaboradores (2006), en el grupo de Silvina Ponce Dawson, en el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA estudiaron el calcio intracelular siguiendo esta línea de pensamiento.

El calcio es un ión que aparece como un mensajero intracelular. Ciertos eventos extracelulares generan cambios en la concentración de este ión que son interpretados por la maquinaria celular promoviendo comportamientos diversos. De este modo, el Calcio participa de un “lenguaje intracelular”. Una forma de comprender este lenguaje que es hablado permanentemente por las estructuras de nuestras células es hacer un modelo matemático que de cuenta del comportamiento celular observado. Continuar leyendo “Las señales de Calcio intracelular: Un lenguaje en la intimidad de las células. Un estudio matemático”

El Oxígeno y las Hemo-proteínas: una danza estudiada por simulación

Las hemo-proteínas son, como su nombre lo indica, proteínas, que poseen un grupo químico llamado hemo que se encuentran muy difundidas en todos los organismos vivos. Se encargan de una amplia variedad de tareas: desde el transporte de electrones hasta oxidación de moléculas orgánicas y el sensado y transporte de pequeñas moléculas que suelen estar en estado gaseoso. Entre estas, principalmente, Oxígeno (O2), Monóxido de Carbono (CO) y Monóxido de Nitrógeno (NO). El Oxígeno es el más abundante de estos tres ligandos (esta palabra hace referencia a que la Hemo-proteína establece una suerte de “ligadura” con cada uno de estos compuestos) y, al mismo tiempo, es el que tiene la menor afinidad por el grupo hemo libre (es decir, el grupo hemo sin formar parte de una Hemo-proteína). De este modo, la sutil regulación de la afinidad del Oxígeno es entonces uno de los problemas clave para determinar la función de una hemo-proteína. Continuar leyendo “El Oxígeno y las Hemo-proteínas: una danza estudiada por simulación”

Adsorción de proteínas del suero sanguíneo a nanotubos de carbono

Investigadores de la Universidad de Córdoba estudian como se adhieren y despegan proteínas del suero sanguíneo a nanotubos de carbono que son usados para aplicaciones médicas.

El trabajo de L. E. Valenti y C. E. Giacomelli del Departamento de Fisicoquímica de la Universidad de Córdoba, en colaboración con P. A. Fiorito de la Universidad de San Pablo y C. D. García de la Universidad de Texas, muestra cómo la técnica de reflectometría puede usarse para analizar el proceso por el cual la albumina de suero bovino (BSA por sus siglas en inglés) se absorbe a (y desorbe de) las paredes de un nanotubo de carbono.

Los nanotubos de carbono son tubos de tamaño molecular (alrededor de 1 nm de diámetro) que son muy livianos, resistentes y presentan una gran superficie disponible al contacto con moléculas en solución. Estos nanotubos están empezando a ser usados en aplicaciones biomédicas para tratamiento y diagnóstico de enfermedades. La mayoría de estas aplicaciones hacen uso de la capacidad de estos materiales de adherir proteínas a su superficie y luego liberarlas cuando sea necesario.

L. E. Valenti y colaboradores han observado que las paredes de nanotubos de carbono son capaces de absorber hasta el doble de BSA comparado con superficies de silicio. La principal razón para esto es que la superficie de los nanotubos de carbono son hidrófobas (desfavorecen el contacto con el agua) por lo que es más favorable que las proteínas se acomoden entre el agua de la solución y las paredes de carbono. Aún cuando el pH de la solución de BSA es cambiado para promover una repulsión electrostática entre los nanotubos y las proteínas la absorción es muy eficiente gracias el efecto hidrófobo. Sin embargo, las proteínas cargadas eléctricamente se repelen entre si y no pueden amontonarse mucho en la superficie del nanotubo con lo que no se alcanzan tan altas cantidades de absorción de BSA si el pH es distinto de 4.8.

Los autores comentan que los resultados de este trabajo tienen impacto en el desarrollo de biosensores, productos farmacéuticos e implantes ortopédicos.

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La forma de las nanopartículas afecta el modo en que fluyen

Nanopartículas con forma de filamento pueden circular en la sangre aproximadamente 10 veces más tiempo que sus contrapartes esféricas, según el trabajo de investigadores en US. Este resultado podría ser importante para el mejor diseño de sistemas para la entrega de drogas en tratamientos contra el cáncer. De hecho, resultados preliminares muestran que las “filomiscelas” nanométricas puede efectivamente entregar la droga contra el cáncer paclitaxel y reducir tumores de origen humano en ratones. Continuar leyendo “La forma de las nanopartículas afecta el modo en que fluyen”

Almidón de amaranto precocido con aire caliente

Investigadores de cuatro universidades argentinas estudian las propiedades fisicoquímicas que se pueden dar a una harina de amaranto cruda usando un proceso de precocido en seco. El amaranto es rico en almidón y proteínas y era muy usado por las culturas precolombinas. Continuar leyendo “Almidón de amaranto precocido con aire caliente”

Reptiles moleculares

Un estudio teórico muestra cómo moléculas largas en forma de cadena reptan como gusanos al ser puestas bajo un campo eléctrico. Un modelo muy simple de cuentas de collar que se mueven a lo largo de una recta ayuda a analizar la velocidad con que repta una molécula polimérica bajo la acción de un campo eléctrico. El trabajo de G. Terranova, H. O. Mártin y C. M. Aldao, investigadores de la Universidad Nacional de Mar del Plata y del CONICET, presenta resultados analíticos para un modelo muy simple de una cadena de partículas de longitud arbitraria que se mueve en una red unidimensional bajo la acción conjunta de una fuerza externa y de la agitación browniana. Continuar leyendo “Reptiles moleculares”

Nanosondas calentadas destruyen células de cáncer de mama en ratones

En experimentos con ratones de laboratorio que llevan un agresivo cáncer de mama humano, investigadores de la Universidad de California (UC Davis) utilizaron nanosondas calientes para disminuir el crecimiento de tumores sin dañar el tejido sano que los rodean. Los investigadores describen su trabajo en la edición de marzo del Journal of Nuclear Medicine. Continuar leyendo “Nanosondas calentadas destruyen células de cáncer de mama en ratones”

Péndulo oscila lejos de la energía oscura

Físicos en USA encontraron que la ley de gravedad de Newton es válida con un alto nivel de precisión a distancias tan pequeñas como 55 micrómetros. Las mediciones fueron realizadas con una balanza de torsión y muestran que no hay evidencia de que la “energía oscura” debilite la atracción gravitacional a esta escala. El resultado es un revés en la búsqueda de los efectos gravitacionales de la energía oscura, que los cosmólogos creen deberían aparecer a estas distancias. Continuar leyendo “Péndulo oscila lejos de la energía oscura”

Electrones forman un cristal líquido

Un experimento realizado sobre el óxido de un metal de transición muestra que en condiciones muy especiales un líquido de electrones presenta resistencias diferentes en direcciones diferentes. Es la primera evidencia directa de la existencia de una fase con anisotropía (nemática) en un líquido de electrones. Continuar leyendo “Electrones forman un cristal líquido”