La nanotecnología peptídica abre el camino a la electrónica orgánica

Los péptidos son los fragmentos más pequeños de proteínas, compuestos por unos pocos módulos de aminoácidos. Al igual que las propias proteínas, han desarrollado funciones especializadas que incluyen actividad antimicrobiana, de señalización y hormonal.

El proyecto BISON (Bio-Inspired Self-Assembled Supramolecular Organic Nanostructures), financiado con fondos europeos y respaldado por el Consejo Europeo de Investigación, ha explorado la disposición más pequeña posible de péptidos autoorganizados, capaz de mostrar propiedades físicas de interés para una variedad de aplicaciones funcionales, incluida la electrónica de base biológica.

Los bloques construidos con péptidos son elementos inspirados en nanotecnología debido a su autoensamblaje controlado, biocompatibilidad inherente, versatilidad química, capacidades de reconocimiento biológico y síntesis fácil.

Centrándose en ensamblajes de péptidos de solo dos o tres aminoácidos, el equipo de BISON utiliza cristalografía de rayos X para caracterizar el proceso de autoensamblaje de péptidos. Además, se utiliza una plataforma de microfluidos para demostrar, por primera vez, la expansión y contracción de nanoestructuras peptídicas, ofreciendo información sobre sus cambios físicos. También se utiliza microscopía electrónica, microscopía de fuerza atómica, espectrometría y espectroscopía, complementadas con técnicas computacionales, para estudiar el autoensamblaje de los componentes básicos de los péptidos en tiempo real. Crucial para todas las aplicaciones fue el descubrimiento de que los ensamblajes peptídicos permanecen estables a temperaturas superiores a 400 °C.

Inspirándose en esto, el equipo desarrolló antenas microesféricas capaces de absorber la luz solar para la fotosíntesis artificial, lo que demuestra el potencial de la nanotecnología peptídica para recolectar y almacenar energía. En el frente médico, se descubrió un nuevo tripéptido que se comporta como el colágeno.

Los conjuntos de péptidos también podrían convertir la energía mecánica del movimiento corporal en energía eléctrica para alimentar de forma segura dispositivos médicos como marcapasos, bombas de insulina y válvulas artificiales. También se identificaron ensamblajes relevantes para hidrogeles conductores.

Otra clave para futuras aplicaciones es la capacidad de crear una variedad de arreglos estructurales. Con este fin, el equipo ha diseñado un bloque de construcción tripéptido que podría formar nanocables, nanofibras y nanoesferas.

El trabajo continuo de BISON ofrece alternativas ecológicas que contribuyen a una economía más verde. Para seguir desarrollando aplicaciones biológicas, el equipo ya ha recibido financiación de la Unión Europea para dos proyectos de prueba de concepto de seguimiento: PiezoGel para mejorar los cultivos celulares en 3D, especialmente para la regeneración de tejidos, y PepZoSkin para explorar la creación de piel electrónica.