Moléculas De Impresión 3D Pueden Revelar Nuevos Conocimientos

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La impresión 3d está ayudando a visualizar la estructura de moléculas complejas, al revelar cómo se pliegan las proteínas y cómo pasan las moléculas a través de túneles pequeños.

Con todo, desde violines hasta rifles hechos en impresoras 3D, parece que los dispositivos han tomado la noción de bricolaje a otro nivel.

Ahora, la impresión 3D está permitiendo a los científicos obtener información sobre algunos de los constituyentes más pequeños del universo: las moléculas biológicas.

Aunque los investigadores han usado modelos informáticos para visualizar el proceso de plegamiento de proteínas, similar al origami, "la experiencia en sí misma es muy diferente entre mirar algo en una pantalla plana, y realmente sostener un objeto y manipular un objeto en tus manos", dijo Arthur Olson, biólogo molecular del Laboratorio de Gráficos Moleculares en el Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California. [10 cosas más raras creadas por impresión 3D]

Esto podría algún día ayudar a los investigadores a diseñar nuevos medicamentos que se centren con mayor precisión en las manchas de las moléculas de virus o incluso que produzcan sensores de proteínas artificiales.

Impresión 3d

La impresión 3D se ha vuelto increíblemente útil en varias áreas de la ciencia médica: los corazones, hígados y cráneos impresos en 3D ya están en uso para ayudar a los médicos a planificar cirugías, e incluso pueden salvar vidas. La tecnología también se ha utilizado para imprimir orejas sintéticas, vasos sanguíneos y láminas de músculo cardíaco que realmente funcionan.

Pero la técnica de impresión también está ayudando a los científicos en las ciencias básicas.

Olson está utilizando los modelos impresos en 3D para comprender cómo funciona el VIH, el virus que causa el SIDA. Está compartiendo sus modelos con otros investigadores a través del Intercambio de Impresión 3D de los Institutos Nacionales de la Salud, un programa que permite a los científicos compartir instrucciones para imprimir moléculas, órganos y otros objetos.

Las proteínas a menudo contienen miles de átomos. Eso puede hacer que sea difícil ver cómo se pliegan las proteínas, o cómo interactúan las innumerables fuerzas entre las moléculas individuales, dijo Olson.

Con las visualizaciones por computadora en 2D, hay limitaciones que las hacen difíciles de interpretar. Por ejemplo, cuando los investigadores intentan mover las moléculas en simulaciones por computadora, a menudo pasan el uno por el otro, lo que no sucedería en el mundo físico, dijo Olson.

Con un modelo 3D, no hay forma de que dos moléculas sólidas se atraviesen una a la otra, dijo.

El método de impresión también revela nuevas perspectivas cuando dos moléculas interactúan. Por ejemplo, muchas proteínas tienen túneles largos y curvilíneos dentro de ellos, a través de los cuales pasan las moléculas. Determinar la longitud y el ancho de un túnel puede ser muy complicado en la pantalla de la computadora porque no hay manera de verlo desde una sola vista. Pero medir su longitud es extremadamente fácil en los modelos impresos en 3D, dijo Olson.

"Todo lo que tienes que hacer es tomar una cuerda, empujarla a través del túnel, marcar los extremos, estirarla y sabes cuánto tiempo dura el túnel", dijo Olson a WordsSideKick.com.

Futuras moléculas

La impresión 3D también podría usarse para diseñar moléculas completamente artificiales. Las proteínas son muy buenas para detectar moléculas, como pequeñas concentraciones de veneno o explosivos en un metro, pero a las proteínas no les va bien en calor, frío, seco u otras condiciones extremas, dijo Ron Zuckerman, un nanobioscientista de Molecular Foundry en Berkeley Lab en California.

Así que Zuckerman está desarrollando moléculas sintéticas llamadas "peptoides". Estas moléculas tendrían la sensibilidad de las proteínas, pero podrían estar hechas de aminoácidos sintéticos más fuertes y resistentes.

Su equipo comenzó a usar la impresión en 3D porque les brinda a los investigadores una manera más intuitiva de entender qué tan flexibles son las proteínas, lo que hace que sea más fácil entender cómo se pliegan. Las fuerzas atractivas y repulsivas entre las moléculas se pueden modelar con pequeños imanes en los modelos, y los materiales con diferente flexibilidad pueden imitar la flexibilidad de diferentes estructuras de proteínas.

Zuckerman está utilizando actualmente modelos impresos de proteínas reales que él llama "peppytides" con fines educativos, mostrando cómo emergen las estructuras que son comunes a muchas proteínas, como la estructura similar a una cuerda telefónica llamada alfa-hélice.

Cuando los estudiantes comienzan con un modelo en 3D, "puedo darte esta cosa de disquete como un collar que se está moviendo, y puedes doblarlo", dijo Zuckerman a WordsSideKick.com. "De repente, los pliegues helicoidales comienzan a estabilizarse porque todos los imanes se alinean".

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