Investigadores de la Universidad de Illinois y la Universidad de Massachusetts, Amherst han dado los primeros pasos para obtener el control sobre el autoensamblaje de materiales sintéticos de la misma manera que la biología forma polímeros naturales. Este avance podría resultar útil para diseñar nuevos bioinspirados, materiales inteligentes para aplicaciones que van desde el suministro de medicamentos hasta la detección y la remediación de contaminantes ambientales.
Las proteínas, que son polímeros naturales, usan bloques de construcción de aminoácidos para unir cadenas moleculares largas. La ubicación específica de estos bloques de construcción, llamados monómeros, dentro de estas cadenas crea secuencias que dictan la estructura y función de un polímero. En el diario Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores describen cómo utilizar el concepto de secuenciación de monómeros para controlar la estructura y función del polímero aprovechando una propiedad presente en los polímeros naturales y sintéticos: la carga electrostática.
"Las proteínas codifican información a través de una secuencia precisa de monómeros. Sin embargo, este control preciso sobre la secuencia es mucho más difícil de controlar en polímeros sintéticos, por lo que ha habido un límite en la calidad y cantidad de información que se puede almacenar", dijo CharlesSing, profesor de ingeniería química y biomolecular en Illinois y coautor del estudio, "en cambio, podemos controlar la colocación de la carga a lo largo de las cadenas de polímeros sintéticos para impulsar los procesos de autoensamblaje".
"Nuestro estudio se centra en una clase de polímeros, llamados coacervados, que se separan como el aceite y el agua y forman una sustancia similar a un gel", dijo Sarah Perry, coautora del estudio y profesora de ingeniería química de Amherst en la Universidad de Massachusettsbien como una alumna de Illinois.
A través de una serie de experimentos y simulaciones por computadora, los investigadores descubrieron que las propiedades de los geles cargados resultantes se pueden ajustar cambiando la secuencia de cargas a lo largo de la cadena de polímero.
"Los fabricantes usan comúnmente coacervados en cosméticos y productos alimenticios para encapsular sabores y aditivos, y como una forma de controlar la 'sensación' del producto", dijo Sing. "El desafío ha sido si necesitan cambiar la textura o elespesor, tendrían que cambiar el material que se está utilizando "
Sing y Perry demuestran que pueden reorganizar la estructura de las cadenas de polímeros ajustando su carga para diseñar las propiedades deseadas. "Así es como la biología crea la diversidad infinita de la vida con solo un pequeño número de bloques moleculares", dijo Perry"Prevemos completar este concepto de bioinspiración mediante el uso de coacervados en aplicaciones biomédicas y ambientales".
Los resultados de esta investigación abren una enorme cantidad de oportunidades para expandir la diversidad de polímeros utilizados y la escala de aplicaciones, dijeron los investigadores. "Actualmente, estamos trabajando con materiales en la escala macro, cosas que podemos ver ytoque ", dijo Sing." Esperamos expandir este concepto también en el ámbito de la nanotecnología ".
La National Science Foundation y la U. of I. Graduate College apoyaron esta investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :