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9 noviembre 2015 1 09 /11 /noviembre /2015 21:44

Synthesis of giant globular multivalent glycofullerenes as potent inhibitors in a model of Ebola virus infection, Nature Chemistry,

 

El equipo ha conseguido algo sin precedentes: ensamblar doce fullerenos, cada uno con diez azúcares, sobre otro fullereno central, imitando la presentación de los carbohidratos que envuelven al virus del ébola / N. Martín y B. Illescas.

 

Fullerenos gigantes contra el ébola

Diferentes estudios han demostrado que el proceso de infección por el virus del ébola comienza cuando este penetra en las células dendríticas (del sistema inmunitario) con la ayuda del receptor DC-SIGN. Investigadores europeos han diseñado una molécula “gigante” formada por trece fulerenos recubiertos de carbohidratos que, bloqueando este receptor, son capaces de inhibir la infección de las células por un modelo artificial del virus. 

Los investigadores recrearon el virus de manera artificial, de forma segura, expresando una de sus proteínas

En el estudio, publicado en Nature Chemistry, participan investigadores de la Universidad Complutense de Madrid/IMDEA-Nanociencia, del Instituto de Investigación Sanitaria Hospital 12 de Octubre (Madrid), y del Instituto de Investigaciones Químicas del CSIC-Universidad de Sevilla, junto a tres grupos de investigación europeos (CNRS/Université de Strasbourg, Francia, y Université de Namur, Bélgica). 

“Los fulerenos son moléculas en forma de jaulas cerradas formadas exclusivamente por átomos de carbono”, explica Nazario Martín, catedrático de Química Orgánica de la UCM y autor principal del estudio. En el trabajo, los científicos han usado el fulereno C60, que está formado por 60 átomos de carbono y tiene forma de icosaedro truncado, similar a un balón de fútbol. 

Estas moléculas decoradas con carbohidratos específicos (azúcares) presentan afinidad por el receptor que permite la entrada del virus y en el estudio actuaron bloqueándolo, lo que permitió inhibir la infección.

El sistema diseñado por los científicos imita la presentación de los carbohidratos que envuelven a virus como el del ébola 

Los investigadores recrearon el virus de manera artificial, de forma segura, expresando una de sus proteínas, la glicoproteína de envuelta, responsable de su entrada en las células. En un modelo in vitro, recubrieron con esta proteína un falso virus, que era capaz de infectar células pero no tenía posibilidad de replicarse.

“Hemos utilizado un modelo celular descrito previamente en nuestro laboratorio que consiste en una línea celular de linfocitos humanos que expresan el receptor DC-SIGN, responsable de facilitar la entrada del virus en células dendítricas”, señala Rafael Delgado, investigador del Hospital 12 de Octubre y otro de los autores del estudio. 

Al bloquear ese receptor e inhibir la infección por el virus, los autores manejan la teoría de que disminuiría su diseminación y aumentaría así la respuesta inmune, pero esta hipótesis se tendría que demostrar aún con estudios in vivo

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El mayor sistema de fulerenos en laboratorio 

El sistema diseñado por los científicos, basado en nanoestructuras de carbono desarrolladas en la UCM, imita la presentación de los carbohidratos que envuelven a virus como el del ébola o VIH.

Tras los ensayos a nivel celular, los investigadores analizarán el comportamiento de los sistemas con modelos animales

El equipo ha conseguido algo sin precedentes en la química de fullerenos y del crecimiento dendrítico: ensamblar en una única etapa sintética doce fullerenos, cada uno de ellos con diez azúcares, sobre otro fullereno central, dando lugar a una superestructura globular con 120 azúcares en la superficie, “lo que supone el mayor crecimiento dendrítico en estas moléculas desarrollado en un laboratorio a día de hoy”, afirma Beatriz Illescas, profesora de la UCM y coautora del trabajo.

Según los científicos, los resultados ponen de relieve el potencial de estas moléculas gigantes como agentes antiinfecciosos. “Abren la puerta al diseño y preparación de nuevos sistemas que permitan combatir la infección de patógenos frente a los que las terapias actuales no son efectivas o son inexistentes, como es el caso del virus del ébola”, indica Martín. 

Tras estos ensayos a nivel celular, los investigadores empezarán a analizar el comportamiento de los sistemas con modelos animales, empezando con ratones. “Estudiaremos, por un lado, la farmacocinética y por otro, la actividad antiviral in vivo”, avanza Javier Rojo, investigador del Instituto de Investigaciones Químicas del CSIC y otro de los autores del estudio. Una vez que hayan identificado el compuesto más efectivo, podrían empezar a realizarse estudios utilizando el virus real del ébola.

Referencia bibliográfica:

Nazario Martín et al. “Synthesis of giant globular multivalent glycofullerenes as potent inhibitors in a model of Ebola virus infection”, Nature Chemistry, 9 de noviembre de 2015. DOI: 10.1038/nchem.2387.

El fulereno (también se escribe fullereno) es la tercera forma molecular más estable del carbono, tras el grafito y el diamante. La primera vez que se encontró un fulereno fue en 1985: Su naturaleza y forma se han hecho ampliamente conocidas en la ciencia y en la cultura en general, por sus características físicas, químicas, matemáticas y estéticas. Se destaca tanto por su versatilidad para la síntesis de nuevos compuestos como por la armonía de la configuración paradigmática de las moléculas con hexágonos y pentágonos: el icosaedro truncado y los cuerpos geométricos semejantes, con mayor número de caras. Se presentan en forma de esferas, elipsoides o cilindros.

Los fulerenos esféricos reciben a menudo el nombre de buckyesferas y los cilíndricos el de buckytubos o nanotubos. Reciben su nombre de Buckminster Fuller, que empleó la configuración de hexágonos y pentágonos en domos geodésicos.

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Buckminsterfulereno (C60).

 

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Desde su descubrimiento, las propiedades químicas y físicas de los fulerenos todavía continúan bajo un intenso estudio. Entre las propiedades físicas más relevantes se encuentra el gap de energía entre el orbital ocupado de más alta energía (HOMO) y el orbital desocupado de menor energía (LUMO), cuya medida es ca. 1.7 eV.4 5 La simetría del estado base del fulereno C60corresponde al grupo puntual Ih. En esta simetría los orbitales HOMO y LUMO están cinco y tres veces degenerados, hu y t1u respectivamente. Debido a este hecho, transiciones electrónicas desde HOMO a LUMO están prohibidas por simetría. El fulereno C60 presenta 174 modos normales de vibración (3N - 6, donde N = 60 átomos de carbono) en la región del infrarrojo. No obstante, solo cuatro modos normales son activos.

 

 

 
Icosaedro truncado

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En el icosadro truncado y los cuerpos geométricos semejantes a él -los exapentas- la clave matemática está en la relación geométrica entre los hexágonos y los pentágonos que los configuran. La demostración de la armonía en los exapentas en general, dada la consonancia entre sus exágonos y pentágonos componentes (considerando que ambas figuras en cada caso tienen la misma longitud de sus lados o aristas del poliedro), está dada en la relación de sus apotemas mediante elNúmero Áureo (ф = 1,618…).

En el campo de la nanomedicina, el fulereno C60 se ha estudiado su potencial uso medicinal como fijador de antibióticos espécificos en su estructura para atacarbacterias resistentes y ciertas células cancerígenas, tales como el melanoma.

Los fulerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces tipo grafito, y son también muy poco solubles en la mayoría de disolventes. Entre los disolventes comunes para los fullerenos se incluyen el tolueno y el disulfuro de carbono. Las disoluciones de buckminsterfullereno puro tienen un color púrpura intenso. El fullereno es la única forma alotrópica del carbono que puede ser disuelta. Los investigadores han podido aumentar su reactividad uniendo grupos activos a las superficies de los fullerenos. El buckminsterfullereno no presenta "superaromaticidad", es decir, los electrones de los anillos hexagonales no pueden deslocalizar en la molécula entera.

Se pueden atrapar otros átomos dentro de los fulerenos; de hecho existen evidencias de ello gracias al análisis del gas noble conservado en estas condiciones tras el impacto de un meteorito a finales del periodo Pérmico. En el campo de lananotecnología, la resistencia térmica y la superconductividad son algunas de las características más profundamente estudiadas.

Un método habitual para producir fulerenos es hacer pasar una corriente eléctrica intensa entre dos electrodos de grafito próximos en atmósfera inerte. El arco resultante entre los dos electrodos produce un depósito de hollín del que se pueden aislar muchos fulerenos diferentes.

 

LEER MÀS

https://es.wikipedia.org/wiki/Fullereno

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Published by Malcolm Allison H malcolm.mallison@gmail.com - en Ciencias Innovación Tecnología Medicina humana y salud
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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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