Matthew Harrington estudia cómo los organismos producen materiales complejos y cómo estos procesos podrían aplicarse para crear materiales nuevos para uso humano.
Laura Harrington
Los mejillones intermareales viven al límite, sometidos al constante embate de las olas que amenazan con arrancarlos de sus precarias posiciones. Para mantenerse seguros en la costa rocosa, los mejillones fabrican docenas de fibras proteínicas llamadas hilos bisales, que se adhieren al sustrato a través de diminutos discos conocidos como placas bisales.
Este sistema puede parecer simple al principio, pero para el bioquímico de la Universidad McGill Matthew HarringtonEl mejillón es mucho más de lo que se ve a simple vista. “Cuanto más lo miras, más detalles descubres”, dijo. “Cada vez que creo que he terminado de estudiarlo, hay un nuevo detalle que me atrae. Es increíblemente complejo”.
Mientras los humanos luchan por fabricar pegamentos submarinos eficaces, los mejillones producen bioadhesivos resistentes al agua que se endurecen al sumergirse en agua de mar. La fuerza del adhesivo, y del propio biso, depende en parte de la 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA), a la que Harrington llamó “un aminoácido muy extraño”.
Dopa forma enlaces de coordinación con ciertos iones metálicos, como el hierro y el vanadio.1 Este tipo de enlace es fuerte, pero se vuelve a formar fácilmente cuando se rompe, creando un material que se autocura a nivel molecular.
Una reconstrucción tridimensional de un conjunto de datos de microscopía electrónica de barrido de haz de iones enfocado muestra vesículas secretoras adhesivas (verdes), que son un componente importante del pegamento submarino.
Tobias Priemel
El proceso de fabricación del mejillón es sorprendentemente sofisticado. “Son como pequeñas fábricas de fabricación de polímeros”, dijo Harrington. Su equipo demostró que el mejillón secreta proteínas de placa que contienen DOPA y partículas de almacenamiento de metal que contienen iones de hierro o vanadio en microcanales en el pie del mejillón.2 Luego, los cilios mezclan las proteínas y los iones dentro del entorno de bajo pH del microcanal. A medida que se secreta la mezcla, el entorno de agua de mar desencadena la unión entre la DOPA y los iones metálicos, lo que convierte el pegamento de líquido a sólido.
Harrington actualmente explora cómo estos materiales de mejillón podrían inspirar nuevas formas de adhesivos biomédicos, polímeros autocurativos y reactivos sensibles al pH. Andamios para ingeniería de tejidos.3
¿Qué te genera curiosidad? Envía tu pregunta para tener la oportunidad de obtener una respuesta en una próxima columna de “Simplemente curioso”.