Por primera vez, y utilizando métodos físicos, los científicos han demostrado cómo se mueven los glóbulos rojos. Hubo peleas reales entre académicos sobre la cuestión de si estas células son movidas por fuerzas externas o si se "mueven" activamente.El equipo de biofísicos de Münster, París y Jülich ha demostrado que ambas opiniones son correctas. Al vincular los principios físicos y la realidad biológica, reconocieron que las moléculas rápidas en las proximidades hacen que la membrana celular de las células sanguíneas se retuerza, pero que las células tambiénse activan cuando tienen suficiente tiempo de reacción. Este proceso puede definirse exactamente comparando experimentos innovadores con nuevos modelos teóricos. El estudio fue publicado en Nature Physics, una de las revistas de física más importantes del mundo.
La función de los glóbulos rojos eritrocitos es transportar oxígeno en la sangre de los vertebrados. Hasta ahora, los científicos solo habían visto la razón de su constante movimiento en las fuerzas térmicas es decir, externas. Por otro lado, consideraciones biológicassugieren que las fuerzas internas causadas por las proteínas también son responsables de que la membrana celular en las células sanguíneas cambie su forma ". Entonces comenzamos con la siguiente pregunta: como las células sanguíneas son células vivas, ¿por qué las fuerzas internas dentro de la célula no deberían tener un impacto?en la membrana ", dice el Dr. Timo Betz de la Universidad de Münster." Para los biólogos, todo esto está claro, pero estas fuerzas nunca fueron parte de ninguna ecuación física ". Los investigadores incluso sospechan qué fuerzas hay dentro.la célula hace que la membrana celular cambie de forma. "Las proteínas de transporte podrían generar tales fuerzas en la membrana al mover iones de un lado a otro de la membrana", dice el profesor Gerhard Gompper, director del Instituto Jülich.f Sistemas complejos.
Timo Betz ha estado haciendo investigación como biofísico en la Universidad de Münster desde 2015 y es jefe del grupo de investigación Mecánica de Sistemas Celulares dentro del grupo de excelencia "Células en movimiento". La investigación sobre la actividad de los glóbulos rojos comenzó como una colaboración internacionalentre el Institut Curie en París y dos institutos en Jülich, el Instituto de Sistemas Complejos y el Instituto de Simulación Avanzada, y el trabajo ahora se ha completado en Münster, París y Jülich ". La clave de nuestro éxito fue la interacción deLas teorías físicas de Hervé Turlier, las simulaciones por computadora realizadas por Dmitry Fedosov y Thorsten Auth, y mis resultados experimentales ", explica Timo Betz. La combinación de trabajo experimental, teoría y simulaciones por computadora es esencial para obtener nuevas ideas, dice Gerhard Gompper." Hoy en día,Las simulaciones modernas son capaces de cuantificar procesos químicos y biológicos que no se prestan a la observación experimental directa ", agrega.
Mejor comprensión de la mecánica celular
Los investigadores quieren obtener más información sobre la mecánica de las células sanguíneas y obtener una comprensión detallada de las fuerzas que mueven y dan forma a las células. En el caso de los glóbulos rojos en particular, es importante conocer con precisión sus propiedades y sus propiedades internas.fuerzas - porque son inusualmente suaves y elásticas y cambian su forma para poder pasar a través de los vasos sanguíneos a veces diminutos de nuestro cuerpo. Precisamente porque las células sanguíneas son normalmente tan suaves que, en estudios previos, los físicos midieron grandesfluctuaciones térmicas en la membrana externa de las células. Estos movimientos naturales de las moléculas están definidos por la temperatura ambiente. En otras palabras, la membrana celular de las células sanguíneas se mueve porque las moléculas cercanas la activan. Bajo el microscopio, esto hace que la sangrelas células parecen estar retorciéndose
Aunque esto explica por qué las células sanguíneas se mueven, no aborda la cuestión de las posibles fuerzas internas como factor contribuyente. Por lo tanto, el equipo de investigación dirigido por Timo Betz ha estado utilizando un nuevo método para observar de cerca las fluctuaciones de las células sanguíneasUsando las llamadas pinzas ópticas, un rayo láser concentrado, los investigadores estiraron las células sanguíneas en una placa de Petri y analizaron el comportamiento de la célula. El resultado fue que si las células sanguíneas tenían suficiente tiempo de reacción, se activaban y se activaban.capaces de contrarrestar la fuerza de las pinzas ópticas. Si no tenían este tiempo, estarían a merced de su entorno y solo se medirían las fuerzas relacionadas con la temperatura.
"Al comparar ambos conjuntos de medidas podemos definir exactamente qué tan rápido se activan las células y qué fuerza generan para cambiar de forma", explica Betz. "Ahora depende de los biólogos, porque los físicos solo tenemosidea sobre qué proteínas podrían ser los impulsores de este movimiento. Por otro lado, podemos predecir exactamente qué tan rápido y qué tan fuertes son ".
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Materiales proporcionado por Forschungszentrum Juelich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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