Mquinas moleculares falam com clulas para entender sua linguagem

Robtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 12/07/2021

Comunicao mecnica das clulas

Qumicos alemes conseguiram pela primeira vez criar um motor molecular artificial que pode “falar” com as clulas vivas, o que o torna uma ferramenta sem precedentes para que os cientistas possam desvendar a linguagem que as clulas usam para se comunicar entre si nos tecidos.

E, uma vez compreendida essa linguagem celular, ser possvel convencer clulas especficas a fazer coisas interessantes, desde fazer clulas tumorais se autodestrurem para combater um cncer at convencer bactrias a produzir combustveis e outros produtos qumicos de alto valor.

Em seu ambiente natural, as clulas humanas nunca esto sozinhas. Quer sejam sangue, pele ou clulas nervosas, elas vivem juntas em “colnias” – ou tecidos. E, assim densamente aglomeradas, a linguagem que as clulas mais parecem entender a do empurra-empurra: Os impulsos mecnicos que elas trocam, puxando-se e empurrando-se, desencadeiam processos bioqumicos especficos.

Esse processo, chamado mecanotransduo, transforma os impulsos mecnicos externos em sinais bioqumicos, que por sua vez regulam propriedades especficas das clulas, incluindo funes celulares essenciais, como proliferao, movimento ou morte celular programada. Quando tudo funciona perfeitamente, nossos tecidos se desenvolvem e se reparam de danos; quando a coisa vai mal, temos que lidar com doenas, sejam do sistema cardiovascular, cncer ou atrofia muscular.

Mas ainda estamos longe de dispor de um dicionrio para entender essas informaes porque estudar como as clulas se comunicam detectando estmulos mecnicos e produzindo respostas bioqumicas requer cutuc-las com pipetas ou com a ponta de um microscpio de fora atmica. E, embora funcionem com clulas individuais, essas tcnicas no funcionam no nvel dos tecidos.

Motor movido a luz

Foi para superar essas dificuldades que Yijun Zheng e seus colegas do Instituto Leibniz de Novos Materiais criaram um motor molecular, que usa a energia da luz ultravioleta (UV) para puxar e empurrar delicadamente as membranas celulares, com foras pequenas e controlveis, capazes de desencadear diferentes respostas bioqumicas.

O motor molecular composto por um estator e um rotor, dos quais se projetam quatro braos de polietilenoglicol. Dois desses braos ligam-se aos receptores da membrana das clulas em cultura. Enquanto isso, os outros dois braos so amarrados a um hidrogel projetado para imitar uma superfcie celular ou uma protena com a qual uma clula normalmente interagiria.

Quando recebem pulsos de luz ultravioleta, os motores giram, fazendo com que os dois pares de braos se enrolem e encurtem, puxando e empurrando a membrana celular e disparando respostas celulares naturais. A fora gerada desta forma pode ser regulada em funo do comprimento de onda da luz e do tempo de durao da irradiao, sendo suficiente para gerar uma resposta bioqumica – nos primeiros testes, a equipe ativou clulas essenciais do sistema imunolgico, conhecidas como clulas-T.

“Com este novo material movido a luz, possvel exercer uma fora controlada nas clulas – sem o uso de dispositivos complicados. A flexibilidade do material permitir que as clulas sejam estudadas em seu ambiente natural no futuro, para entendermos melhor os processos bioqumicos impulsionados pela fora nas clulas e desenvolver biomateriais ativos,” disse a professora Arnzazu del Campo, coordenadora da equipe.

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