Los canales de sodio en las células de los mamíferos regulan el transporte de fluidos por los cilios mediante cambios en los niveles de fluidos.
Introducción
Los cilios son pequeños mechones parecidos a pelos en la superficie de las células. Se encuentran en muchos eucariotas, desde organismos unicelulares hasta animales grandes. En los seres humanos, se encuentran en las células que recubren las vías respiratorias, en el oviducto que lleva el óvulo al útero y en los ventrículos (cavidades) del cerebro. Los cilios laten a un ritmo coordinado para transportar materiales en una dirección. En las vías respiratorias limpian la contaminación de los pulmones con la ayuda de la mucosidad, en el oviducto transportan el óvulo y en los ventrículos cerebrales generan corrientes en el líquido cefalorraquídeo.
La estrategia
Batir los cilios tiene dos fases distintas: un golpe de poder que mueve el líquido hacia adelante y un golpe de retorno que los prepara para el próximo golpe de poder. Los cilios dependen del líquido circundante para barrer las partículas junto con el flujo. Sin la cantidad o consistencia adecuada de líquido, los cilios no pueden generar corrientes. Como resultado, el transporte se puede regular controlando el líquido. En el oviducto, por ejemplo, el líquido solo está presente durante la ovulación.
Para alterar la cantidad y consistencia del líquido que baña los cilios, el agua debe atravesar las membranas de las células que recubren el tejido. El agua pasa pasivamente a través de la membrana celular dependiendo de la concentración de sales en cada lado. El transporte de sal está estrictamente controlado por la célula y estos iones no pueden pasar fácilmente a través de la membrana. El agua pasará a través de una membrana semipermeable como la de la célula hasta que la concentración de sales sea la misma en cada lado. De esta forma, si hay mayor concentración de sal en un lado, el agua se moverá hacia ese lado hasta equilibrar las concentraciones. Las células aprovechan esto para regular la cantidad de líquido que bañan los cilios. Al bombear activamente iones de sodio al espacio, extraen agua de la célula y bañan los cilios, promoviendo su acción y permitiendo el transporte. Para apagar los cilios, las células bombean iones de sodio de vuelta al interior de la célula, extrayendo el agua del espacio y evitando su acción.
Las posibilidades
En esta estrategia intervienen varios elementos que podrían ser útiles para guiar la innovación humana. Existe el uso de cerdas fluctuantes para controlar el movimiento de un fluido (o el movimiento de un cuerpo a través de un fluido). Se libera agua para cambiar la calidad del líquido circundante y mejorar la eficacia de los cilios. Finalmente, está el bombeo activo de sodio que controla la liberación de esa agua molecularmente, sin comprimir ni bombear el agua misma. Estas técnicas a pequeña escala podrían utilizarse para impulsar nanomáquinas a través del cuerpo para procedimientos médicos. A gran escala, podrían usarse en ubicaciones y patrones específicos para alterar la hidrodinámica alrededor de partes de embarcaciones que navegan.
