{"id":83355,"date":"2007-04-01T00:00:00","date_gmt":"2007-04-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2007\/04\/01\/trama-luminica\/"},"modified":"2013-05-13T17:34:31","modified_gmt":"2013-05-13T20:34:31","slug":"trama-luminica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/trama-luminica\/","title":{"rendered":"Trama lum\u00ednica"},"content":{"rendered":"
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IMAGENES ULTRAFAST LASER X-RAY GROUP \/ UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON<\/span>Perfil de energ\u00eda del haz de rayos XIMAGENES ULTRAFAST LASER X-RAY GROUP \/ UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON<\/span><\/p><\/div>\n

La fuente de l\u00e1ser del laboratorio del qu\u00edmico Jeremy Frey, en la Universidad de Southampton, sur de Inglaterra, es como cualquier otra encontrada en los centros de investigaci\u00f3n del mundo. Pero tiene una finalidad poco usual. Construida por un equipo de investigadores, del cual particip\u00f3 la f\u00edsica Ana Maria de Paula, el equipo, con un costo de casi 4 millones de reales es uno de los cinco desarrollados en el mundo en los \u00faltimos a\u00f1os para generar una fuente muy especial de luz: rayos X de pulsos ultra r\u00e1pidos, una poderosa herramienta para investigar la estructura espacial de mol\u00e9culas como las prote\u00ednas, esenciales en la composici\u00f3n y el funcionamiento de los organismos vivos.<\/p>\n

El equipamiento instalado sobre una mesa en forma de U emite un haz de luz verdoso que es filtrado y amplificado al atravesar un peque\u00f1o cristal de zafiro y titanio hasta tornarse 10 mil millones de veces m\u00e1s potente que una l\u00e1mpara com\u00fan. Concentrada en un haz que pulsa durante algunos trillon\u00e9simos de segundo (fentosegundos), esa energ\u00eda, correspondiente a la producida en un segundo por cien centrales hidroel\u00e9ctricas como la de Itaip\u00fa, excita las mol\u00e9culas de un gas confinado en un delgado tubo de vidrio, que pasa a emitir rayos X de pulsos ultrarr\u00e1pidos, con pocos fentosegundos de duraci\u00f3n. As\u00ed como el l\u00e1ser que los gener\u00f3, los rayos X del laboratorio de Frey se propagan en un \u00fanico sentido.<\/p>\n

S\u00f3lo el montaje del equipamiento, que insumi\u00f3 casi tres a\u00f1os, fue motivo de festejo para el equipo de investigadores. Pero faltaba conocer en detalle las caracter\u00edsticas de la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica por \u00e9l generada. En el caso de Southampton, los investigadores ya imaginaban que el haz de rayos X estaba conformado por radiaci\u00f3n con longitud de onda de entre 10 y 50 nan\u00f3metros (millon\u00e9simos de mil\u00edmetro). Esa variaci\u00f3n, que en el espectro visible de la luz representar\u00eda suaves graduaciones de un mismo color, corresponde a los denominados rayos X moles. Esa forma de radiaci\u00f3n penetra menos de un mil\u00edmetro en la materia densa como la tabla de una mesa, pero consigue atravesar las mol\u00e9culas diluidas en un l\u00edquido.<\/p>\n

Antes que se pudiesen testear esos rayos X para revelar la estructura de los compuestos qu\u00edmicos, sin embargo, era necesario descubrir como las diferentes longitudes de onda que los conforman se distribuyen en el haz de luz. En un experimento concluido el a\u00f1o pasado, el equipo de Southampton apunto el haz de rayos X contra una hoja de aluminio sustentada por una fin\u00edsima malla de hilos de n\u00edquel. Al atravesar las aberturas de esa trama, la luz se difumina de un modo bastante caracter\u00edstico \u2013 en un fen\u00f3meno denominado difracci\u00f3n, descrito hace casi dos siglos por el f\u00edsico franc\u00e9s Augustin Fresnel. A partir de una imagen de difracci\u00f3n, capturada en mil\u00e9simas de segundo mediante una c\u00e1mara especial, el equipo de Frey logr\u00f3 identificar cuales fracciones de los rayos X se producen con mayor intensidad y como se distribuyen en el haz de luz. Fue un gran avance, toda vez que, generalmente, s\u00f3lo se consigue reconstruir el perfil de la energ\u00eda de un haz de luz a partir de centenares de im\u00e1genes detectadas por un espectr\u00f3metro, en un procedimiento que puede llevar horas. “Desde el siglo XVIII se conoce como calcular la difracci\u00f3n de la luz”, comenta Ana Maria. “La dificultad resid\u00eda en la obtenci\u00f3n de una imagen con el registro de la intensidad de las diferentes longitudes de onda”, dice.<\/p>\n

La regi\u00f3n central del haz concentra rayos X con longitudes de onda que van de los 32 a los 37 nan\u00f3metros, con radiaciones de menor intensidad de 28 a 34 nan\u00f3metros distribuida alrededor, como describieran los investigadores en un art\u00edculo publicado en la edici\u00f3n de marzo de la revista Nature Physics. “Esa informaci\u00f3n es fundamental para descubrir como se difunde la luz al atravesar una prote\u00edna permitiendo as\u00ed reconstruir su estructura tridimensional”, explica Ana Maria, profesora en la Universidad Federal de Minas Gerais e investigadora visitante en la Universidad de Southampton.<\/p>\n

Tres dimensiones
\n<\/strong>En ese espectro de longitudes de onda, la radiaci\u00f3n atraviesa los espacios libres entre los \u00e1tomos que conforman una prote\u00edna, originando una imagen de claroscuros. A partir de esa imagen, es posible reconstruir la estructura tridimensional de la mol\u00e9cula. Mediante el nuevo equipamiento ya se reconstruy\u00f3 la forma de micro esferas de los poliestirenos.<\/p>\n

“Creemos que hacia el final del a\u00f1o ser\u00e1 posible producir las primeras im\u00e1genes de prote\u00ednas diluidas en una suspensi\u00f3n”, dice Ana Maria. Si realmente funcionara, ese ser\u00e1 un gran avance en relaci\u00f3n con la t\u00e9cnica tradicionalmente utilizada para identificar la estructura espacial de las prote\u00ednas, informaci\u00f3n esencial para comprender el rol de esas mol\u00e9culas en el organismo. Desde que el bioqu\u00edmico austriaco Max Perutz se propuso descifrar la primera estructura de una prote\u00edna hace 70 a\u00f1os, utilizando la difracci\u00f3n de rayos X, la t\u00e9cnica evolucion\u00f3 muy poco. En general, se hace que un haz de rayos X muy potente, generado en car\u00edsimas fuentes de luz sincrotr\u00f3n, atraviese el cristal de una prote\u00edna, formado por mol\u00e9culas agrupadas a la misma distancia unas de otras. Y la mayor dificultad reside justamente en crear ese cristal, producido mediante un proceso que a\u00fan se basa en la tentativa y el error (ver Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 113).<\/p>\n

Adem\u00e1s de permitir identificar la estructura de las prote\u00ednas diluidas en agua, situaci\u00f3n similar a la observada en los seres vivos, la nueva t\u00e9cnica presenta otra ventaja. Producidos en pulsos ultra r\u00e1pidos, esos rayos X funcionar\u00edan como una especie de luz intermitente que permitir\u00eda filmar esas mol\u00e9culas en movimiento, volvi\u00e9ndose sobre s\u00ed mismas, o combin\u00e1ndose con otras.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Una nueva t\u00e9cnica de producci\u00f3n de rayos X puede ayudar a desentra\u00f1ar la estructura tridimensional de las prote\u00ednas","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[],"coauthors":[105],"class_list":["post-83355","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/83355","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=83355"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/83355\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=83355"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=83355"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=83355"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=83355"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}