Nanotecnologia

Químicos sintetizam molécula que responde a estímulos

Químicos sintetizam molécula que responde a estímulos
A nova molécula anfifílica foi feita a partir do cardanol, um material natural obtido da castanha de caju. [Imagem: Balachandran et al./Angewandte Chemie]

Materiais adaptativos

Toque em algo quente e um ato reflexo imediatamente tentará livrá-lo do perigo.

E não são só os animais que têm sensações: a dioneia (Dionaea muscipula) uma conhecida planta carnívora, também detecta a presença de um inseto, o que lhe permite fechar suas folhas e garantir o almoço.

Agora, cientistas do City College de Nova Iorque sintetizaram uma molécula capaz de responder a estímulos.

A molécula anfifílica "sente" o calor e cria uma estrutura parecida com uma célula, o que altera completamente o comportamento do material. Quando ela é levemente aquecida, sua estrutura se altera, voltando ao original quando a temperatura volta ao normal.

Segundo o Dr. George John, coordenador do estudo, a molécula poderá ser a base de materiais adaptativos flexíveis, capazes de responder a estímulos, imitando o comportamento dos seres vivos.

Molécula anfifílica do caju

Moléculas anfifílicas, ou anfipáticas, possuem uma região hidrofílica (que gosta de água) e outra lipofílica (que gosta de gorduras, mas repele a água).

A maioria dos sabões e detergentes possuem moléculas assim: uma das suas extremidades captura a gordura que está na panela ou na sua pele, enquanto a outra permite que ela se dissolva na água e leve a gordura embora.

A nova molécula anfifílica foi feita a partir do cardanol, um material natural obtido da castanha de caju.

Micelas e vesículas

Quando misturadas com água, as moléculas formam uma estrutura automontante chamada micela.

As micelas têm um exterior que adere à água e um interior que repele água.

Quando as micelas são aquecidas a uma temperatura de 50 graus Celsius, elas assumem uma estrutura tridimensional, conhecida como vesícula. As vesículas, medindo de 200 a 300 nanômetros de diâmetro, são viscosas como o óleo.

"As moléculas grudam umas nas outras, criando uma estrutura parecida com caviar. Quando tocamos o material com um bastão de vidro podemos puxá-lo em um filamento, de forma parecida com o que acontece com uma cola," explica o Dr. John.

Quando o material é deixado esfriar, ele volta à sua conformação original. O processo é reversível, podendo repetir-se inúmeras vezes.

A mudança na estrutura ocorre porque o aumento na temperatura faz com que as moléculas travem-se mutuamente, criando uma estrutura de camada dupla.

Químicos sintetizam molécula que responde a estímulos
A organização reversível das moléculas forma estruturas parecidas com células, chamadas vesículas, que se grudam quando a temperatura é elevada, alterando completamente o comportamento do material. [Imagem: CCNY]

Resposta adaptativa

As aplicações mais imediatas serão nos próprios laboratórios.

Tipos especiais dessas moléculas, desenvolvidos nos últimos poucos anos, estão na base de pesquisas envolvendo aplicações avançadas de células-tronco - veja Cientistas criam fios vivos de células-tronco e Minilaboratório para células-tronco é construído por automontagem.

Com mais pesquisas, é possível vislumbrar no futuro esses "materiais com sensibilidade" sendo usados na fabricação de peles artificiais para robôs e até sensores para o monitoramento de grandes estruturas, como turbinas e asas de aviões.

"Se nós pudermos entender a influência da saturação do estágio de camada dupla, poderemos regular a resposta adaptativa aos estímulos," diz o pesquisador.

Bibliografia:

Adhesive Vesicles through Adaptive Response of a Biobased Surfactant
Vijai S. Balachandran, Swapnil R. Jadhav, Padmanava Pradhan, Sacha De Carlo, George John
Angewandte Chemie
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/anie.201005439




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