uno studio, a cui ha partecipato il gruppo di nanomeccanica delle membrane guidato dal docente di Ikerbasque Dr. Vadim Frolov presso l'Unità di biofisica dell'Università dei Paesi Baschi, suggerisce che i nanotubi di carbonio a parete singola potrebbero essere utilizzati come impalcatura universale per aiutare a replicare le proprietà dei canali della membrana cellulare. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Natura .
Le membrane biologiche definiscono l'architettura funzionale dei sistemi viventi:sono selettivamente permeabili, mantenere l'identità chimica delle cellule e degli organelli intracellulari, e regolano lo scambio di materiale tra di loro. Per controllare il trasporto di ioni e piccole molecole attraverso le membrane cellulari, vengono utilizzate proteine altamente specializzate che trasportano queste molecole attraverso la membrana. I recenti progressi nella nanotecnologia e nella nanofabbricazione hanno permesso di sintetizzare e produrre composti artificiali destinati a svolgere le funzioni di canali transmembrana e trasportatori. Il comportamento di questi composti artificiali è sempre più simile a quello dei loro prototipi cellulari, in altre parole, hanno caratteristiche sempre più simili:selettività molecolare, targeting di membrana ed efficienza di trasporto. Però, creando un universale, prototipo versatile per produrre canali con proprietà di trasporto specifiche rimane una sfida.
Lo studio, che ha visto la partecipazione del gruppo del dottor Vadim Frolov, Ikerbasque docente-ricercatore presso l'Unità di Biofisica dell'UPV/EHU, e guidato dal dottor Alex Noy dei Lawrence Livermore National Laboratories (Stati Uniti), suggerisce che i nanotubi di carbonio a parete singola (CNT) possono essere utilizzati come struttura con affinità e proprietà di trasporto simili a quelle dei canali proteici. I nanotubi sono trasportatori molto efficienti perché il loro diametro stretto (di circa 1 nm) e l'interno idrofobo sono molto simili al design strutturale generale di queste proteine.
I ricercatori coinvolti nello studio hanno scoperto che i CNT ultracorti ricoperti di molecole lipidiche formano canali nelle membrane artificiali e nelle membrane delle cellule viventi. Queste strutture rimangono stabili in soluzione e si inseriscono spontaneamente nelle membrane. Allo stesso modo, i ricercatori hanno visto che i CNT inseriti in una membrana contengono proprietà di trasporto paragonabili a quelle dei piccoli canali ionici. Inoltre, hanno scoperto che questi CNT sono in grado di trasportare il DNA.
Un futuro promettente
Come conclude Frolov, i meccanismi di trasporto transmembrana mediante CNT ultracorti richiedono ricerche più approfondite, quindi il progetto di collaborazione tra i gruppi dei Lawrence Livermore National Laboratories e l'UPV/EHU non è ancora terminato. Gli scienziati sperano che mediante sofisticate modifiche chimiche, l'ottimizzazione dei processi produttivi, e l'uso di altri approcci di nanofabbricazione può riuscire a produrre canali ionici completamente funzionali basati su CNT ultracorti.
