Por primera vez en el mundo, en la Universidad de Tel Aviv (TAU) se ha desarrollado una nueva tecnología que permitirá encapsular y liberar moléculas de forma controlada mediante la exposición a luz ultravioleta (UV). Los investigadores creen que esta tecnología permitirá seguir desarrollando sistemas de liberación controlada de biomoléculas y fármacos en el organismo mediante estímulos externos a la luz.
La encapsulación eficiente de moléculas -un importante reto tecnológico- hace posible una elevada capacidad de carga de moléculas.
La investigación fue dirigida por el estudiante de doctorado Itai Katzir y supervisada por la Dra. Ayala Lampel, de la Escuela Shmunis de Biomedicina e Investigación Oncológica de la Facultad de Ciencias de la Vida de la TAU. El estudio se publicó en la prestigiosa revista Advanced Materials con el título “Control espaciotemporal de la síntesis de melanina en gotas líquidas”.
Los investigadores explicaron que la nueva tecnología se inspira en los compartimentos virales formados por el virus del sarampión. Tras la infección de la célula huésped, el virus forma compartimentos que albergan todas las reacciones implicadas en la formación de nuevas partículas víricas, proceso que da nombre a estos compartimentos: fábricas víricas. Estudios recientes demuestran que estas fábricas virales son en realidad estructuras dinámicas y de aspecto líquido que se forman en el interior de la célula huésped mediante un proceso denominado separación de fases líquido-líquido.
Inspirándose en la proteína vírica responsable de la formación de estas fábricas, los investigadores diseñaron un péptido (proteína corta minimalista) que forma compartimentos parecidos a las fábricas víricas para encapsular biomoléculas. Los investigadores explicaron que incorporaron un elemento único a la secuencia del péptido que permite controlar la encapsulación y liberación de moléculas irradiando los compartimentos con luz ultravioleta.
“Nuestro objetivo era diseñar compartimentos líquidos a partir de un complejo de moléculas de péptido y ARN que permitieran encapsular eficazmente diversas biomoléculas manteniendo su estructura nativa”, explica Lampel. “El péptido y el ARN diseñados forman compartimentos líquidos que se asemejan a fábricas víricas. Además, desarrollamos estos compartimentos para que respondieran a estímulos mediante la incorporación de un grupo protector a la secuencia peptídica que se escinde tras la irradiación UV. El péptido con el grupo protector fotocomponible forma compartimentos con ARN, que tienen una mayor eficacia de encapsulación para diversas moléculas en comparación con los compartimentos sin el grupo protector. Demostramos que exponiendo los compartimentos a la luz UV y liberando el grupo protector, podemos controlar la liberación de biomoléculas encapsuladas”.
“Otra propiedad única de este sistema es la alta permeabilidad y capacidad de carga de las moléculas encapsuladas, limitada en parte por las tecnologías actuales. Así pues, esta tecnología abre oportunidades para aplicaciones biomédicas y biotecnológicas que incluyan la encapsulación, administración y liberación de fármacos, proteínas, anticuerpos u otras moléculas terapéuticas”, concluyó.