Nanotecnologia

Papel Molecular é criado com polímeros que imitam proteínas

Papel Molecular é criado com polímeros que imitam proteínas
Criar materiais "de baixo para cima", manipulando átomos e moléculas para fabricar estruturas únicas, com funcionalidades não existentes na natureza, sempre foi objetivo final da nanotecnologia. É o caso deste papel molecular, feito com polímeros que imitam as proteínas.[Imagem: Zuckerman/Berkeley Lab]

Nanopapel

Criar materiais "de baixo para cima", manipulando átomos e moléculas para fabricar estruturas únicas, com funcionalidades não existentes na natureza, sempre foi o objetivo final da nanotecnologia.

E foi justamente isso o que conseguiu agora a equipe do professor Ronald Zuckermann, dos Laboratórios Berkeley, nos Estados Unidos, ao criar um nanopapel, uma estrutura bidimensional feita com moléculas selecionadas e capaz de imitar o funcionamento das membranas das células vivas.

Papel molecular

Estruturas bidimensionais, formadas por poucas moléculas de espessura, são importantes na natureza - é o caso das membranas celulares.

Mas elas são importantes também na tecnologia - é o caso grafeno, por exemplo, uma estrutura natural formada por uma única camada de átomos de carbono.

Agora, os cientistas criaram o maior cristal de polímero bidimensional já feito até hoje, gerado por um processo de automontagem, pelo qual as próprias moléculas se arranjam para formar esse "papel molecular."

O material inteiramente novo imita a complexidade estrutural dos sistemas biológicos, mas utilizando uma arquitetura durável, à base de polímeros, necessária para membranas que possam ser integradas em dispositivos funcionais, como separadores químicos de alta precisão, separadores de gases, filtragem e uma infinidade de outras aplicações.

Peptoides

As folhas automontantes do papel molecular são feitas de peptoides, polímeros projetados artificialmente e que são capazes de flexionar e dobrar como as proteínas - só que, ao invés da fragilidade típica dos tecidos biológicos, eles resultam em estruturas com a robustez dos materiais sintéticos, feitos pelo homem.

"Nossos resultados estabelecem uma ponte entre os biopolímeros naturais e os seus homólogos sintéticos, o que era um problema fundamental em nanociência," disse Zuckermann. "Nós agora podemos traduzir informações sequenciais fundamentais das proteínas para um polímero não-natural, o que resulta em um nanomaterial sintético forte, com uma estrutura definida em nível atômico."

Cada folha de papel molecular tem apenas duas moléculas de espessura. O processo de automontagem, contudo, que acontece em solução aquosa, permite que elas alcancem centenas de micrômetros quadrados - o suficiente para serem vistas a olho nu.

Nanofolhas

Ao contrário de um polímero típico, cada bloco básico empregado na construção do papel molecular é codificado com "instruções" que o fazem encontrar precisamente sua posição na estrutura, sugerindo que as propriedades das nanofolhas produzidas com esta técnica poderão ser adaptadas com precisão para a aplicação que se tiver em mente.

Por exemplo, essas nanofolhas de papel podem ser utilizadas para controlar o fluxo de moléculas específicas, ou servir como uma plataforma para detecção química e biológica - para variar sua aplicação, basta variar a "programação" dos peptoides utilizados em sua fabricação.

Segundo o pesquisador, os blocos de construção de polímeros peptoides são baratos, largamente disponíveis e apresentam um alto rendimento, proporcionando uma grande vantagem sobre outras técnicas usadas na síntese de materiais.

Bibliografia:

Free-floating ultrathin two-dimensional crystals from sequence-specific peptoid polymers
Ki Tae Nam, Sarah A. Shelby, Philip H. Choi, Amanda B. Marciel, Ritchie Chen, Li Tan, Tammy K. Chu, Ryan A. Mesch, Byoung-Chul Lee, Michael D. Connolly, Christian Kisielowski, Ronald N. Zuckermann
Nature Materials
11 April 2010
DOI: 10.1038/nmat2742




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