Manipulación láser de células, orgánulos y biomoléculas.

J. Ricardo Arias-González

Resumen


Las relaciones entre la Física y la Biología molecular se han reducido tradicionalmente al transvase de técnicas experimentales que permitieran reconstruir, visualizar y entender estructuras moleculares. Con las recientes técnicas de moléculas individuales –microscopía atómica de fuerzas, pinzas ópticas y magnéticas– la Física ha encontrado en la célula un laboratorio de complejos fenómenos físicos a nivel molecular. Desde este punto de vista, muchas proteínas son verdaderos motores moleculares de dimensiones y precisión que están hoy lejos del alcance de la ingeniería. Las pinzas ópticas son uno de los instrumentos más útiles en la creciente experimentación en Biofísica. Los estudios con láser de Ashkin a principios de los 70 demostraron que las fuerzas creadas por la presión de radiación tienen capacidad para atrapar y manipular partículas en el rango del nanómetro y micrómetro. La magnitud de estar fuerzas, en el orden del pico-Newton, las hace especialmente convenientes en Biofísica Molecular y Celular, aunque su rango de aplicaciones encuentra igualmente interés en otras ramas de la Nanotecnología. La fuerza, el torque, la tensión y la deformación o el trabajo son ejemplos de acciones mecánicas y elásticas íntimamente unidas a las reacciones químicas en la célula. Las pinzas ópticas representan una metodología basada en el láser que permite manipular y monitorizar en tiempo real moléculas y orgánulos individuales mientras realizan su función biológica o para medir sus propiedades físicas. En este artículo introducimos el atrapamiento óptico y su aplicación en la construcción de la mencionada técnica experimental. A continuación se describen los principios operacionales y su potencial en el estudio de procesos biológicos, haciendo especial referencia a la importancia de las fluctuaciones en Biología. Por último se ilustran aplicaciones explicando las configuraciones experimentales y recientes progresos en biofísica molecular y celular



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