Un equipo internacional de científicos ha realizado un descubrimiento que podría resultar crucial para comprender sistemas complejos en el cuerpo humano, como los pulmones, y mejorar las terapias para condiciones como el síndrome de dificultad respiratoria. En los últimos años, se ha observado que los surfactantes, las moléculas presentes en el jabón, pueden navegar a través de un laberinto siguiendo el camino más corto, con escasa penetración en los callejones sin salida.
Este hallazgo, aunque peculiar, imita los procesos de transporte en redes ramificadas complejas que se encuentran en el cuerpo humano, lo que podría ser clave para entender cómo los líquidos, incluidos ciertos fármacos, se desplazan a través de estas redes. Esto puede ayudar a los científicos médicos a desarrollar nuevas y más efectivas terapias.
El papel de los surfactantes en la investigación
Investigadores de la Universidad de Manchester, en colaboración con colegas de Francia y Estados Unidos, han publicado una teoría en la revista Physical Review Letters que explica este fenómeno. El Dr. Richard Mcnair, investigador asociado en el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Manchester, señala que «cuando introducimos jabón en un laberinto lleno de líquido, los surfactantes presentes en el líquido interactúan, creando una visión omnisciente del laberinto, lo que permite al jabón encontrar intuitivamente el camino correcto, ignorando todos los demás caminos irrelevantes».
Este comportamiento se debe a fuerzas de tensión sutiles pero poderosas, generadas por los dos tipos de surfactantes, que guían al jabón hacia la salida. Los investigadores utilizaron modelos matemáticos avanzados y simulaciones para replicar cómo estas fuerzas generan una conciencia sobre la forma y estructura general del laberinto. Este mecanismo puede ayudar a los científicos a entender cómo se mueven los materiales en espacios confinados dentro de entornos complejos y ramificados.
El profesor Oliver Jensen, miembro del equipo de investigación, afirma: «Hemos descubierto un mecanismo clave que nos ayuda a entender cómo se desplazan los líquidos a través de redes complejas. Aunque este experimento utilizó leche y jabón, los principios en juego se extienden a otros sistemas, incluidos los conductos de aire de los pulmones y dispositivos microfluídicos. Nuestros hallazgos podrían tener implicaciones importantes para mejorar los tratamientos médicos».
Los surfactantes son sustancias que facilitan la dispersión de los fluidos y existen de forma natural en los pulmones humanos. En el tratamiento de enfermedades pulmonares, los médicos a veces utilizan «surfactantes exógenos» (procedentes de fuentes externas) para mejorar la función pulmonar. Sin embargo, los surfactantes ya presentes en los pulmones pueden interferir con estos tratamientos, dificultando que el surfactante añadido se desplace por las vías aéreas hacia donde más se necesita.
Este estudio contribuye a la comprensión de por qué las terapias con surfactantes no siempre funcionan como se espera, especialmente en enfermedades como el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), que presenta una alta tasa de mortalidad. Además, el Dr. Mcnair destaca que «las aplicaciones de esta investigación no se detienen ahí. Muchos otros sistemas, como dispositivos microfluídicos que transportan productos químicos y otras sustancias a través de redes intrincadas, podrían beneficiarse de esta comprensión para informar mejores diseños, mejorando inevitablemente la eficiencia y reduciendo costos».
El equipo de investigación ya ha desarrollado modelos preliminares que involucran la propagación de surfactantes en geometrías realistas a escala pulmonar, lo que podría conectar directamente los hallazgos de esta investigación con investigaciones clínicas de importancia.
