La provocadora conferència impartida en 1959 pel físic i Premi Nobel RP Feynman: "En el fons hi ha espai de sobres" és considerada com el punt de partida per a la nanotecnologia.
Amb aquest peculiar títol, Feynman va animar els investigadors a explorar més enllà de l'escala atòmica, predient nous i emocionants fenòmens que van revolucionar la ciència i la tecnologia. Entre els pioners estan Eric Betzig, Stefan W. Infern i William I. Moerner, que han estat guardonats amb el Premi Nobel de Química 2014 pel desenvolupament de la microscòpia de fluorescència de súper-resolució. No obstant això, és important assenyalar que l'exploració d'aquest sorprenent món nanomolecular va començar a principis de 1980 amb la invenció dels microscopis d'efecte túnel i força atòmica.
L'estudi i manipulació de les interaccions a escala nanomètrica va poder començar tan aviat com les eines de mesura es van fer més eficients. Les últimes dècades han estat testimoni del desenvolupament de tècniques capaces d'obtenir informació a nivell sub-molecular, aplicant-les especialment al camp biomèdic. Com a exemple, l'estudi del paper de la dinàmica conformacional en els mecanismes de reacció ha donat lloc a nombrosos avanços en les ciències de la vida. Així, el conèixer amb precisió les interaccions moleculars i els seus efectes sobre la funció de les proteïnes, ha ajudat al descobriment de noves molècules diana en química mèdica. És important destacar que la capacitat de proporcionar informació que vinculi diferents àrees de coneixement és de fonamental interès. Les tècniques habituals abasten des de les que proporcionen informació estructural molt detallada, però que corresponen a un instant concret, com ara la cristal·lografia de raigs X o la reflexió de neutrons (RN), a les que proporcionen mesures dinàmiques, entre les que s'inclouen les tècniques electroquímiques i òptiques. No obstant això, la mesura de la dinàmica conformacional dels processos químics, sense etiquetes i en temps real, ha estat rarament aconseguida.
La Interferometria de Polarització Dual (IPD) és actualment una de les tècniques més poderoses per a la mesura dinàmica de dades estructurals. És una nova ferramenta, amb interessants aplicacions en ciència de superfícies i biofísica. La IPD és, al nostre entendre, la tècnica millor concebuda, dintre de les que empren una guia d'ones com element sensor, per a la monitorització dels processos de dinàmica conformacional. Entre les seves debilitats està la necessitat d'utilitzar un element sensor relativament llarg. No obstant això, és ben sabut que l'ús d'una lectura interferomètrica i una guia d'ones llarga fa que les mesures siguin molt estables i precises. En conseqüència, la IPD es pot descriure com una veritable regla molecular amb valors quantitatius que poden correlacionar-se directament amb els d'altres tècniques d'ús habitual, com ara RMN, cristal·lografia de raigs X i RN, proporcionant major sensibilitat i precisió que altres tècniques com la microbalança de quars o la ressonància de plasmó superficial. Swann et al. (Swann, M. J.; Peel, L. L.; Carrington, S.; Freeman, N. J. Anal. Biochem. 2004, 329, 190) van proposar una manera elegant per al càlcul, en temps real, de diferents paràmetres estructurals (índex de refracció, gruix, densitat, grau de recobriment), a partir de la detecció interferomètrica dels canvis de fase del camp òptic.
Els punts forts de IPD són, en primer lloc, l'ús de reactius sense marcar (label-free), el que simplifica clarament el nombre de passos del procediment experimental. En segon lloc, el curt temps de resposta, el que permet mesures cada 20 ms, proporcionant dades quantitatives in situ sobre les dimensions, índex de refracció i la densitat del sistema estudiat i, en tercer lloc, una alta sensibilitat, amb resolucions inferiors a 0,1 Å, 10-7 unitats de l'índex de refracció i 0,1 pg / mm2, respectivament. Doncs, aquesta tècnica ofereix una perspectiva única permitent vincular els canvis conformacionals amb l'activitat biològica amb una resolució a nivell de la "big physics". Ademés, la IPD té tres característiques importants que ofereixen un enfocament diferent a la investigació:
- Caracterització estructural completa en temps real (gruix, índex de refracció, concentració superficial, densitat, àrea per molècula i fracció volumétrica). Aquest alt nivell de caracterització quantitativa permet monitoritzar processos biomoleculars, relacionant-los amb les variacions dinàmiques de l'estructura de les capes.
- Mesura precisa de la birefringència, permitent mesurar els canvis estructurals que tenen lloc a la capa anisotròpica en temps real. Això resulta en un millor coneixement de l’influència de l’estructura de la capa sobre l’anisotropía. Aquests estudis tenen importants aplicacions en lipidòmica.
- Anàlisi cinètic dels processos d'interacció. Això significa que les alteracions estructurals a causa de la interacció estudiada es poden monitoritzar en temps real, proporcionant una increïble visió sobre el mecanisme d'unió.
És important destacar que la IPD s'està convertint en una tècnica viable, ràpida i d'alta sensibilitat que té un gran potencial per convertir-se en una eina bàsica en els estudis de biologia funcional i de caracterització, amb una àmplia varietat d'aplicacions. És important tenir en compte l'augment significatiu que la utilització de la IPD ha tingut en els últims anys, esdevenint en una ferramenta clau en el estudi de les interaccions biomoleculars i de caracterització superficial, i pot ser una referència a les investigacions sobre dinàmica conformacional. En conseqüència, la majoria dels exemples inclosos i discutits en una recent revisió corresponen a publicacions de temàtica multidisciplinar que van aparèixer en el període d'existència de la tècnica (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr5002063 ). Aquesta revisió es centra en els aspectes bàsics d'aquesta interesant tècnica i en les seves aplicacions actuals i potencials, proporcionant una oportunitat única per aprendre sobre aquesta eina.
