Microrreología para el estudio de medios complejos
Por tanto, con el objetivo de responder a estar cuestiones, se inició el proyecto financiado por la Unión Europea «Active microrheology for probing stress transmission in complex media» (ACTIVE), que empleó técnicas de microrreología activa y pasiva para la reconstitución in vitro de la red filamentosa del citoesqueleto. Las técnicas de microrreología pueden ayudar a determinar las propiedades generales y locales de un material, como la viscoelasticidad, tras la medición del movimiento de las partículas de una sonda coloidal en una muestra. La idea de los socios del proyecto ACTIVE era emplear un conjunto mínimo de proteínas seleccionadas para reconstruir el citoesqueleto y determinar el papel y las propiedades de estas proteínas. En este contexto, los investigadores tuvieron que preparar y caracterizar las redes de actomiosina, desarrollar dispositivos ópticos basados en la microrreología activa e implementar sofisticadas metodologías y programas informáticos de análisis. Los investigadores lograron desarrollar con éxito un sistema de toma de imagen por microscopia confocal con pinzas ópticas holográficas para la captura óptica 3D y la obtención de imágenes con una resolución en la escala del micrón. Las aplicaciones potenciales incluyen la fabricación de dispositivos fotónicos basados en coloides, microrreología activa en 3D y el estudio de alta resolución de las dinámicas biológicas en células únicas. Empleando un sistema modelo del citoesqueleto in vitro, los investigadores estudiaron el papel de la proteína miosina II en la evolución del entramado, la estructura y la dinámica del citoesqueleto. Esta proteína es capaz de facilitar la auto-organización y el auto-ensamblaje del citoesqueleto por medio de la unión cruzada y de la regulación de la actina. Los miembros del equipo utilizaron medidas microrreológicas de redes de actina F para determinar la respuesta no lineal de estos complejos sistemas frente a perturbaciones. Se utilizó un modelo de dos fluidos para comparar los datos teóricos con los datos experimentales sobre las propiedades viscoelásticas a nivel general y local para diferentes tamaños de malla. Los investigadores encontraron una buena correlación entre los resultados teóricos y experimentales en la respuesta de régimen intermedio. Las herramientas desarrolladas por el proyecto ACTIVE permitieron la caracterización de complejas estructuras fluidas como son las células biológicas. Otras aplicaciones incluyen las medidas viscoelásticas y la caracterización reológica de medios complejos como formulaciones de proteínas, polímeros y surfactantes. Esto debería ser particularmente útil para los sectores biomédico, químico y farmacéutico.
Palabras clave
Microrreología, medio complejo, citoesqueleto, transmisión del estrés, viscoelasticidad, coloidal, proteína, actomiosina, técnica de toma de imagen por microscopía confocal, captura óptica, dinámica celular
