Polímeros anticongelantes sintéticos inspirados en los peces polares
A pesar de que las temperaturas de la superficie están con frecuencia bajo cero, los océanos polares están llenos de vida. Los peces polares prosperan en estos entornos gracias a adaptaciones singulares, que incluyen la producción de proteínas que se unen al hielo, también conocidas como proteínas anticongelantes. «Estas proteínas son dignas de mención», explica Matthew Gibson, coordinador del proyecto CRYOMAT y catedrático de química en la Universidad de Warwick. «Son capaces de reconocer el hielo y unirse a él, a pesar de estar disueltas en agua. Al suprimir el punto de congelación de la sangre, garantizan que no se forme hielo». Gibson señala que estas proteínas tienen también una propiedad adicional: la capacidad de impedir que se agranden los cristales de hielo ya formados. Esta capacidad de inhibir la recristalización del hielo podría propiciar nuevas aplicaciones, que van desde la capacidad de suavizar los alimentos congelados hasta la de facilitar la congelación de células y tejidos de donantes. «El problema es que las proteínas que se unen al hielo son increíblemente diversas entre sí», afirma. «Para desarrollar soluciones industriales útiles, es esencial saber cómo funciona la proteína diana, y si el sistema es ampliable».
Replicar la función de las proteínas
La motivación que dio origen al proyecto CRYOMAT era desarrollar polímeros sintéticos que reprodujeran la función de estas proteínas anticongelantes capaces de unirse al hielo, aunque no tuvieran el aspecto de una proteína. Esta investigación contó con el respaldo del Consejo Europeo de Investigación. «La ventaja clave es que la síntesis de polímeros es muy ampliable y puede hacerse a bajo coste», señala. «Queríamos mostrar que nuestros polímeros sintéticos podían replicar la función de las proteínas capaces de unirse al hielo. Aspirábamos a reproducir su acción, más que su aspecto, lo que en ese momento era una estrategia nunca vista». Gibson y su equipo desarrollaron y caracterizaron polímeros de diversos tamaños y formas y luego examinaron cómo afectaban al crecimiento del hielo. «Un objetivo clave era asegurarnos de observar de forma sistemática cómo afectaba la estructura a la función», añade. En el proyecto se descubrió un polímero capaz de inhibir el crecimiento del hielo. «En realidad, es algo bastante poco común», afirma Gibson. «También identificamos unas cuantas clases de materiales activos y mostramos cómo pueden servir para la criopreservación celular. Luego los comparamos en aplicaciones donde las proteínas anticongelantes tienen potencial, para tratar de validar realmente su uso».
Potencial de unión al hielo
Gibson y su equipo han comenzado a trabajar con socios industriales para investigar posibles aplicaciones en la industria. Entre ellas, se encuentra el almacenamiento de tejidos biológicos con cadena de frío. «Los materiales de unión al hielo tienen un enorme potencial en el ámbito aeroespacial, la biotecnología, la medicina, la construcción e incluso la ciencia espacial —explica—. Cualquier proceso que se exponga a bajas temperaturas tiene que ofrecer resistencia ante una posible formación de hielo. Me emociona ver que este ámbito sigue creciendo». Gibson y su equipo han dado los pasos para recibir una subvención del CEI para prueba de concepto centrada en la criopreservación de células madre, que se basa en algunos de los hallazgos del proyecto. «Ha ido muy bien —añade—. Hemos registrado patentes al respecto y estamos en proceso de establecer una empresa derivada para sacar este trabajo adelante». Gibson también observa con orgullo que los estudiantes y posdoctorados que trabajaron en CRYOMAT han desarrollado su carrera en el campo industrial, académico, educativo y otros. «Este proyecto también me ayudó personalmente a afianzar mi carrera y a rebasar diversos límites interdisciplinares —concluye—. La flexibilidad y la financiación a largo plazo me permitieron dedicarme a varias áreas de investigación arriesgadas que, no obstante, eran fundamentales para generar los conocimientos necesarios».
Palabras clave
CRYOMAT, proteínas, anticongelante, bajo cero, hielo, células, criopreservación, polímeros, biotecnología
