Extensile Active Hydrogels Driven by Living FtsZ Polymers

Share

Abstract

La incorporación de polímeros vivos que consumen energía química en geles sintéticos ofrece una vía hacia materiales blandos que autorregulan su estado mecánico. Aquí, la proteína citocinética bacteriana FtsZ se integra dentro de una red de poliacrilamida para crear un hidrogel extensil activo. Tras la activación posterior a la gelificación con Mg2⁺ y GTP, los filamentos de FtsZ se desplazan por treadmilling y ejercen tensiones internas que impulsan un hinchamiento isotrópico y un ablandamiento mecánico. Estas respuestas se describen mediante un marco de hinchamiento de Flory–Rehner, en el que la expansión de volumen inducida por la actividad reduce la fracción de volumen del polímero y, en consecuencia, el módulo elástico. La normalización de los módulos medidos respecto a la línea base de FR aísla un ablandamiento adicional, dependiente de la velocidad, que surge de la dinámica de los polímeros vivos de FtsZ. El análisis reológico revela que el aporte de energía bioquímica modula el estado elástico de una red preformada a través del hinchamiento activo y la fluidización dependiente de la deformación, estableciendo un modelo mínimo para los materiales blandos impulsados por polímeros vivos. [Traducción automática al español; idioma original: inglés.]