El papel fundamental del agua en los tejidos

El agua tiene una función crucial en muchos procesos biológicos, debido principalmente a su polaridad (separación relativa de carga creando un momento dipolar local) y a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno. La polaridad hace que el agua sea un excelente disolvente de electrolitos (sustancias ionizables como sales, ácidos y bases) necesarios para la función celular. Los enlaces de hidrógeno proporcionan una fuerza flexible y direccional que puede guiar el autoensamblaje de estructuras complejas.

Dado el papel omnipresente del agua en los procesos biológicos, los socios del proyecto financiado por la Unión Europea HYDRA estudiaron las propiedades de equilibrio y la rápida dinámica de los enlaces de hidrógeno en interfases agua-biomolécula. En este sentido, se estudió la participación del agua en el autoensamblaje de proteínas y lípidos combinando experimentos de dispersión de neutrones y la simulación por ordenador. El equipo de trabajo también investigó los efectos de líquidos iónicos a temperatura ambiente (RTIL), sales que son líquidas a temperatura ambiente.

El consorcio HYDRA suscitó un considerable interés y apoyo por parte de la comunidad científica, lo que motivó la concesión de una gran cantidad de horas de trabajo para el empleo de instalaciones de haz de neutrones y de potentes recursos informáticos en diferentes centros de Europa y de Estados Unidos. Se estudiaron los mismos sistemas y problemas tanto desde un punto experimental como desde un punto de vista computacional y se lograron importantes y novedosos descubrimientos.

Las membranas biológicas celulares son bicapas de fosfolípidos autoensamblados. Los estudios sobre la interacción de los RTIL en bicapas fosfolipídicas han proporcionado una gran cantidad de información sobre el agua y los lípidos hidratados por los RTIL; de hecho; se trata de la información más precisa disponible sobre estos sistemas hasta el momento. Además, estos favorecerán el trabajo futuro para el uso de los RTIL en electroquímica, farmacología y nanotecnología.

Los experimentos también han abordado el estudio de la cinética de la formación de fibrillas (fibrilación) de péptidos y proteínas en agua y en soluciones acuosas de RTIL, con posibles aplicaciones farmacéuticas. La agregación de proteínas para formas fibras amiloides es un proceso estrechamente ligado al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson. Los estudios de las interacciones entre el ADN y los RTIL podrían originar la base para la preservación a largo plazo de muestras de ácidos nucleicos a temperatura ambiente.

En conjunto, el proyecto HYDRA ha realizado una contribución científica de gran calado que tiene importantes implicaciones no solo para el sistema de salud público y la economía de la Unión Europea, sino también para los ciudadanos europeos gracias al desarrollo de nuevas estrategias farmacéuticas, diagnósticas y terapéuticas basadas en los RTIL.