Interacciones entre nanopartículas y membranas lipídicas
Las nanopartículas están cada vez más presentes en el entorno debido a su liberación de gran cantidad de productos que cuentan con ellas. Importantes ejemplos lo constituyen el carbono nanoestructrado y las nanopartículas de polímeros. Los fullerenos C60 son unos nanotubos de carbono que sirven como aditivos para combustibles hidrocarbonados y que se liberan a la atmósfera como subproducto de la combustión. Las nanopartículas de poliestireno se encuentran en multitud de envases de plástico. Los modelos informáticos que simulan las interacciones partícula-célula permitirán conocer mejor los riesgos biológicos y crear herramientas analíticas rápidas. El objetivo del proyecto «Computational study of the interaction between inhaled carbon nanoparticles and lung membranes» (PLUM), financiado con fondos europeos, fue investigar los efectos de las nanopartículas de C60 y poliestireno sobre las membranas biológicas. Se realizó un modelado dinámico molecular de partículas en interacción aplicando la ecuación del movimiento de Newton. Dado que no existen asunciones a priori sobre los procesos de interacción, los resultados de la simulación pueden, a menudo, señalar propiedades físicas o mecanismos nuevos. El estudio de la dispersión de fullerenos en las membranas lipídicas proporcionó datos insospechados sobre los mecanismos de disolución. La falta de solubilidad ha dificultado la extracción y purificación de los fullerenos así como su empleo en componentes y dispositivos. Se observó que las membranas lipídicas podrían constituir posibles disolventes de estas sustancias y se sugirió el motivo más probable: la elevada densidad del interior de la membrana lipídica. Este dato abre la vía al uso de bicapas lipídicas como disolventes biocompatibles de fullerenos. Los modelos realistas de membranas con fases líquida ordenada y líquida desordenada mostraron que las nanopartículas de poliestireno interaccionan de forma estrecha con este tipo de membranas. Se encuentran muy localizadas en los dominios desordenados y sus propiedades mecánicas y térmicas se modifican. Estas membranas constituyen modelos para las llamadas balsas lipídicas, que desempeñan un papel importante en la distribución de las proteínas en la membrana y la transducción de señales. Los datos destacan la necesidad de investigar más para determinar si los efectos son similares in vivo. Las simulaciones de dinámica molecular ofrecen datos de interés relacionados con los objetivos del proyecto PLUM y de otros estudios. Los acusados efectos de las nanopartículas de poliestireno sobre las membranas señalan una necesidad urgente de investigar este tema en profundidad. Los resultados presentan una vía novedosa para disolver los fullerenos, elemento que hasta ahora constituía un impedimento para su uso en dispositivos. La aplicación de estos resultados debería mejorar la seguridad de las nanopartículas y permitir su empleo en nuevos dispositivos.
Palabras clave
Nanopartícula, nanotubos de carbono, fullerenos, interacciones célula-partícula, membranas pulmonares
