¿Tienen las Células Propiedades Vibratorias Exóticas?

Por: William Brown

Los microtúbulos suelen ser el centro de atención. Esta atención no es injustificada; de hecho, los microtúbulos tienen propiedades notables, como los modos vibracionales coherentes y la resonancia cuántica, la conducción eléctrica, la computación cuántica potencial, la luminiscencia y la bioláser potencial, además de ocupar un papel central en la morfología celular, la locomoción, la mitosis, la comunicación y el transporte intracelular.

Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Nueva Jersey y de la Universidad de Yeshiva ha propuesto que los microtúbulos pueden tener una notable propiedad en la que la energía se almacena en su superficie en bordes de fonones topológicos. Esto es similar a las inusuales propiedades de los aislantes topológicos, en los que existe un entrelazamiento cuántico de corto alcance de los estados topológicos, observado en algunas clases de superconductores.

Si esta propiedad se observa y verifica experimentalmente, sería otro ejemplo de comportamiento mecánico cuántico no clásico de la nanomáquina molecular de la célula.

El equipo de investigación cree que estos estados fonónicos topológicos en los bordes de los microtúbulos pueden desempeñar un papel importante en su funcionalidad, controlando, por ejemplo, el comportamiento conocido como inestabilidad dinámica, que es lo que permite a los microtúbulos ser tan versátiles y esenciales en las funciones celulares. Esto puede suponer un método para atacar las neoplasias, ya que las células cancerosas suelen dividirse de forma anormal subvirtiendo la función normal de los microtúbulos.

La biomímesis proporciona algunos de los avances tecnológicos más avanzados: casi toda la biología molecular, utilizada para producir huellas de ADN, editar y diseñar genomas, revertir enfermedades genéticas, producir curas y vacunas, etc., es nanotecnología viva tomada directamente de los organismos biológicos. Esta utilización por parte de los organismos de algunas de las propiedades más notables y avanzadas de la materia física se debe a que, a lo largo de miles de millones de años de experimentación y desarrollo, la naturaleza ha producido algunas adaptaciones bastante inteligentes.

De este modo, podría ser posible aplicar ingeniería inversa al comportamiento de los microtúbulos para producir materiales sintéticos con las notables propiedades hipotetizadas por el equipo de investigación:

"Trabajando con expertos en nanotecnología del NJIT, Reginald Farrow, profesor de investigación de física, y Alokik Kanwal, profesor asistente de investigación, el equipo de investigación espera proporcionar la primera verificación experimental del papel clave que estos fonones topológicos desempeñan en muchos procesos celulares fundamentales, incluyendo la división y el movimiento de las células.

Además, basándose en los resultados de su estudio de los microtúbulos y los estados de borde de los fonones topológicos, el equipo de investigación tratará de predecir y fabricar una nueva clase de materiales denominados cristales fonónicos topológicos, con aplicaciones que van desde las células solares energéticamente eficientes, hasta la amortiguación y amplificación del sonido, pasando por el aislamiento".

Artículo: http://news.njit.edu/do-cells-have-exotic-vibrational-properties/