Especialistas del CONICET y de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO) desarrollaron una estrategia computacional para estudiar el comportamiento eléctrico de la molécula ICG, o verde de indocianina: un colorante que absorbe y emite luz en el infrarrojo cercano y se utiliza como agente de contraste en medicina.

El trabajo, destacado en la portada de la revista ACS Chemical Neuroscience, aporta información clave para comprender el funcionamiento de esta molécula y avanzar en la optimización de su estructura química, con el objetivo de mejorar su sensibilidad para captar señales a través de la piel con alta resolución, sin necesidad de intervenciones invasivas.

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El estudio emplea modelos teóricos, simulaciones moleculares y cálculos de estructura electrónica para entender cómo la molécula responde a cambios de voltaje en membranas celulares con carga eléctrica, como las neuronas o las células cardíacas. “En las simulaciones construimos una membrana modelo y analizamos cómo interactúa la molécula con ese entorno. Luego simulamos la iluminación de la molécula en condiciones fisiológicas de polarización, es decir, cuando la membrana presenta actividad eléctrica, y observamos cómo responde. Esa respuesta óptica que vemos en la simulación la podemos correlacionar con propiedades moleculares que, en un experimento, serían imposibles de medir. Y una vez que entendemos esos mecanismos, podemos manipular la molécula para mejorar su comportamiento”, explica Micaela Sosa, becaria doctoral del CONICET en el Instituto Interdisciplinario de Ciencias Básicas (ICB, CONICET-UNCUYO) y primera autora del trabajo.

A diferencia de los métodos de estudio tradicionales, el modelo computacional permite identificar qué partes específicas de la molécula son responsables de la respuesta lumínica, lo que abre la posibilidad de proponer modificaciones precisas. Esta capacidad sería útil para diagnosticar enfermedades neurodegenerativas como Parkinson o Alzheimer, e incluso para localizar disfunciones ocasionadas por accidentes cerebrovasculares. “Actualmente, la actividad eléctrica en el cerebro se mide a través de un electroencefalograma, pero es una técnica de baja resolución. No permite ver en detalle lo que ocurre en cada neurona ni construir un mapa neuronal en tiempo real. Con este colorante, en cambio, se podría iluminar cada parte del órgano y observar la actividad eléctrica de manera simultánea, lo que nos permitiría detectar qué neurona está actuando en cada momento”, señala Vanesa Galassi, directora del proyecto junto a Mario Del Pópolo, ambos investigadores del CONICET en el ICB.

Aunque se trata de una investigación en etapa básica, el equipo mantiene colaboraciones con otros grupos del CONICET que trabajan en modelos experimentales in vitro, con el objetivo de avanzar hacia futuras aplicaciones en salud humana. En esa línea, continúan explorando nuevas moléculas del espectro infrarrojo con potencial para ser utilizadas en el diagnóstico de enfermedades vinculadas a la actividad eléctrica del organismo. “La ciencia básica requiere tiempo, esfuerzo y muchas pruebas para llegar a resultados que luego puedan ser aplicados. Pero es justamente ese recorrido el que permite que un conocimiento termine ayudando a detectar fenómenos que actualmente son imposibles de registrar”, concluye Sosa.

El proyecto de investigación es dirigido por Vanesa Galassi en el marco de un equipo interdisciplinario, del cual forma parte el grupo liderado por Mario del Pópolo. Andrés Bertoni (FCEN-UNCUYO) y Cristián Sánchez, investigador del CONICET en el ICB, contribuyeron al desarrollo y aplicación de métodos teóricos para analizar las propiedades ópticas de la molécula en distintas condiciones.

Referencia bibliográfica:

Micaela J. Sosa, Andres I. Bertoni, Cristián G. Sánchez, Mario G. Del Pópolo, and Vanesa V. Galassi (2025) Voltage Sensitivity of Indocyanine Green in Polarized Membranes: A Computational Study. ACS Chemical Neuroscience. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.4c00860

Fuente: conicet.gov.ar