El CINBIO incorpora un microscopio único para estudiar nanopartículas una a una

El CINBIO acaba de incorporar un microscopio hiperespectral de campo oscuro que permitirá estudiar nanopartículas individuales y conocer con mucha más precisión sus propiedades ópticas. La nueva infraestructura supone un paso relevante para el desarrollo del proyecto Chiral-Pro, financiado por el Consejo Europeo de Investigación a través de una ERC Synergy Grant, y centrado en comprender cómo interactúan las nanopartículas quirales con proteínas y otras biomoléculas.

La principal novedad del equipo radica en que permite analizar de forma individualizada las propiedades ópticas de un gran número de nanopartículas al mismo tiempo, algo que no era posible con las técnicas utilizadas hasta ahora, que solo ofrecían información del promedio de millones de partículas. Ese salto permitirá relacionar la polarización de la luz dispersada por cada nanopartícula con su forma y su estructura, apoyándose también en técnicas complementarias como la microscopía electrónica.

El nuevo sistema presenta además una singularidad poco habitual a escala internacional, ya que no existe en el mercado una versión comercial equivalente. Su desarrollo ha sido posible gracias a la colaboración entre el grupo de Nanomateriais Biomiméticos del CINBIO, liderado por Luis Liz-Marzán, y el equipo del profesor Weihai Ni, de la Soochow University de China, egresado de la Universidade de Vigo y referente internacional en este ámbito. Posteriormente, la infraestructura fue adaptada por el propio grupo para responder a las necesidades específicas de Chiral-Pro.

Entre sus prestaciones destaca la capacidad de registrar en una misma imagen toda la información espectral correspondiente a cada nanopartícula, acumulando un nivel de detalle excepcional. Además, puede detectar nanopartículas de apenas 20 nanómetros, unas 5.000 veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano.

Según explicó Luis Liz-Marzán, «esta información será clave para responder algunhas das preguntas fundamentais do proxecto e marcará un antes e un despois no tipo de experimentos que podemos levar a cabo no noso grupo». A su juicio, este avance será decisivo para entender mejor el origen de la quiralidad en las nanopartículas y el papel que desempeñan su geometría y sus propiedades plasmónicas en la interacción con la luz.

Los datos obtenidos con este microscopio servirán también para alimentar modelos de inteligencia artificial con los que se pretende predecir cómo se producirán las uniones entre nanopartículas y biomoléculas. El objetivo final es avanzar hacia una síntesis más racional y predictiva, capaz de diseñar estructuras con propiedades concretas desde el inicio.

Los conocimientos derivados de esta tecnología podrían tener aplicaciones en el desarrollo de nuevos biosensores capaces de detectar marcadores biológicos en concentraciones muy bajas, así como en estrategias de liberación de fármacos, diagnóstico o tratamientos basados en hipertermia. Al mismo tiempo, el carácter singular de la infraestructura refuerza la capacidad del laboratorio para atraer talento especializado y establecer nuevas colaboraciones internacionales.

En la puesta en marcha del equipo ha jugado un papel relevante Carlos Renero, responsable del diseño, adquisición y optimización inicial del sistema, así como del modelado de las propiedades ópticas medidas. Junto a él trabaja Zachary O'Dell, investigador posdoctoral procedente de Temple University, en Filadelfia, especialista en el uso de equipamientos similares. Ambos se encargarán de desarrollar protocolos experimentales reproducibles y nuevas configuraciones de medida que permitan explotar al máximo las capacidades del sistema.

«Trátase dun importante reto técnico, especialmente na preparación das mostras e na manipulación de portamostras de microscopía electrónica para analizar simultaneamente a estrutura e as propiedades ópticas das nanopartículas», señaló Renero, quien subrayó también que adaptar la técnica a nuevas preguntas científicas será una de las partes más estimulantes del proyecto.

Financiado con más de 9,2 millones de euros, Chiral-Pro reúne equipos del CIC biomaGUNE, el CINBIO de la Universidade de Vigo, la Universidad de Amberes y la Universidad de Michigan. Coordinado por Liz-Marzán, busca desarrollar una metodología para fabricar nanopartículas quirales con propiedades definidas, combinando síntesis avanzada de nanomateriales, técnicas de imagen tridimensional e inteligencia artificial.

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