Los químicos en UC San Diego han creado un "cristal de proteína adaptativo" con una propiedad contraintuitiva y potencialmente útil: cuando se estira en una dirección, el material se espesa en la dirección perpendicular, en lugar de adelgazarse como lo hacen los materiales familiares. Y cuando se exprime en unodimensión, se reduce en el otro en lugar de expandirse, y se vuelve más denso en el proceso.
Este comportamiento extraño podría resultar útil para la suela de una zapatilla de correr que se espesa para una mayor absorción de impactos a medida que el talón colisiona con el pavimento, por ejemplo, o para construir una armadura corporal que se fortalezca cuando una bala golpea.
"Es una propiedad, llamada 'auxética', que no se ha demostrado previamente a nivel molecular a través del diseño", dijo Akif Tezcan, profesor de química y bioquímica en UC San Diego, quien dirigió un equipo de investigadores que detallaron suinvención en un documento anticipado en línea en esta semana Naturaleza .
El grupo de Tezcan creó un cristal en forma de lámina hecho de proteínas conectadas en un patrón regular y repetitivo. Eligieron una proteína llamada RhuA por su forma cuadrada y la usaron como baldosas para hacer su material.
"Encontramos una manera de crear enlaces fuertes, flexibles y reversibles para conectar las fichas de proteínas en sus esquinas", dijo Tezcan. La flexibilidad permite que las fichas roten para abrir espacios para un material poroso o para cerrarse en una especie detamiz adaptable
Estirar o comprimir el material en una dirección hace que las placas de proteínas conectadas giren al unísono, lo que resulta en una expansión o contracción correspondiente en las direcciones opuestas. La relación de Poisson, generalmente una medida positiva para materiales normales que se estiran y encogen en oposición,describe esta relación. El grupo de Tezcan midió una relación de Poisson de -1 para su material, un valor en el límite termodinámico de lo que es posible.
Los cristales se forman perfectamente, casi no faltan las baldosas ni están entreabiertas, y el material se autocura. Las baldosas de proteínas se colocan fácilmente en su lugar, dadas las condiciones químicas correctas.
"Este es un diseño de proteínas que utiliza un enfoque altamente basado en la química", dijo Tezcan, señalando que los materiales están hechos a través de una estrategia de diseño simplificada y minimalista que requiere pocas alteraciones en los bloques de construcción de proteínas.
"Estos materiales son muy fáciles de hacer, pero proporcionan muchas nuevas direcciones de investigación tanto en términos de aplicaciones de materiales como de comprensión de los principios fundamentales del autoensamblaje a nanoescala", agregó.
Otros autores del artículo incluyen a Yuta Suzuki en el grupo de investigación de Tezcan, David Restrepo y Pablo Zavattieri de la Universidad de Purdue, Timothy Baker, profesor de química y bioquímica y biología en la Universidad de California en San Diego, y Giovanni Cardone en el grupo de investigación de Baker.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Kim McDonald. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :