Inspirándose en la naturaleza, los investigadores están haciendo polímeros con composiciones bajo demanda cada vez más precisas. Utilizando herramientas de síntesis de varios pasos extraídas de la biología, la bioquímica y la síntesis orgánica, un grupo informa que está desarrollando polímeros sintéticos de ultra alta precisión con controles precisoslongitudes de cadena y secuencias de monómeros. Las macromoléculas que contienen información resultante pueden implementarse para tecnologías de almacenamiento de datos, antifalsificación y trazabilidad.
Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Americana ACS Primavera 2019.
"Básicamente, hay dos tipos de polímeros", dice Jean-François Lutz, Ph.D. "Un tipo es plástico, hecho por humanos. El otro tipo se llama biopolímero y es una molécula mucho más definida"De hecho, los humanos están construidos principalmente con polímeros: ADN y proteínas ".
Las técnicas convencionales de fabricación de la química pueden producir polímeros de longitudes y secuencias irregulares. Pero, señala Lutz, la naturaleza es más precisa. Hay una gran diferencia en la calidad estructural entre los polímeros biológicos y artificiales, explica. "El propósito de nuestro trabajo esllenar el vacío - para hacer polímeros sintéticos usando inspiración biológica "
Generalmente, los polímeros controlados por secuencia se pueden construir mediante polimerizaciones de crecimiento en cadena o de crecimiento por etapas. Ambos enfoques pueden lograr cadenas de polímeros de diferentes longitudes. Sin embargo, cuando se combinan diferentes monómeros en polímeros, variarán en cadena acomposición y secuencia de la cadena. Tales polímeros no son ideales para aplicaciones, como la codificación, en las que se necesita una estructura precisa y uniforme.
Lutz y su grupo en el Institut Charles Sadron han estado trabajando en la construcción de moléculas sintéticas con la misma precisión y uniformidad que las macromoléculas biológicas. "Obtuvimos la inspiración inicial del ADN, que es un polímero hecho con cuatro monómeros: adenina, timina,guanina y citosina ", dice Lutz." Aunque el ADN es un polímero que codifica la información que nos hace humanos, un logro importante, en realidad no es la mejor estructura para muchas otras cosas. Pensamos que tal vez podríamos hacerun polímero que es igual de rico en información, pero mejora la estructura para que pueda usarse para una variedad de aplicaciones "
El grupo construye sus polímeros sintéticos con estructuras primarias totalmente controladas usando química iterativa en fase sólida, un proceso que fue desarrollado originalmente para producir péptidos, o pequeños trozos de proteínas. En los últimos años, el equipo ha estado fabricando polímeros adaptados con precisiónpara aplicaciones de almacenamiento de datos. En estos polímeros, cada monómero o subunidad representa una información específica. Hasta ahora, los investigadores han creado pequeños dispositivos de almacenamiento de datos hechos de polímeros codificados en secuencia. Recientemente, también han estudiado la cristalización decodificaron polímeros sintéticos y observaron que los bits moleculares que contienen ocupan volúmenes mucho más pequeños que los nucleótidos en el ADN ". Los polímeros codificados por secuencia abiótica ahora están más allá de la prueba de concepto", dice Lutz. "Fuimos el primer grupo.Ahora es una tendencia o campo en la química de polímeros ".
Lutz cree que dentro de los próximos 10 años, su grupo traerá al mercado tecnologías contra la falsificación y la trazabilidad utilizando sus polímeros diseñados a medida. La falsificación de dispositivos médicos es un problema importante. La Organización Mundial de la Salud estima que más del ocho por ciento dellos dispositivos médicos en circulación son falsificaciones. El grupo de Lutz está construyendo e insertando polímeros definidos en secuencia en dispositivos médicos como implantes oculares. Los polímeros pueden extraerse posteriormente e identificarse mediante espectroscopía de masas en tándem.
"Cuando puede almacenar código en una molécula, puede imaginar que con una sola molécula puede escribir algo, como el nombre de una empresa, un número de lote o fecha de producción", dice Lutz. "Tiene una molécula quepuedes mezclar directamente con varios materiales, como plásticos o cerámicas. Podríamos poner la molécula en la pantalla de un teléfono inteligente, un dispositivo médico o un implante en el cuerpo. Incluso podríamos ponerla en una bolsa de lujo cara ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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