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    Uso de hebras de ADN para diseñar nuevos materiales poliméricos

    Los investigadores de la Universidad McGill han impreso químicamente partículas de polímero con cadenas de ADN, una técnica que podría conducir a nuevos materiales para aplicaciones que van desde la biomedicina hasta el prometedor campo de la 'robótica blanda'. Crédito:Laboratorio Sleiman / Universidad McGIll

    Los investigadores de la Universidad McGill han impreso químicamente partículas de polímero con cadenas de ADN, una técnica que podría conducir a nuevos materiales para aplicaciones que van desde la biomedicina hasta el prometedor campo de la "robótica blanda".

    En un estudio publicado en Química de la naturaleza , los investigadores describen un método para crear partículas de polímero asimétricas que se unen de una manera espacialmente definida, la forma en que los átomos se unen para formar moléculas.

    Aunque los polímeros se utilizan en todo, desde la ropa y el envasado de alimentos hasta la impresión 3D y la electrónica, la mayoría de las estructuras poliméricas autoensambladas se han limitado a formas simétricas tales como formas esféricas o cilíndricas. Recientemente, sin embargo, los científicos se han centrado en la creación de estructuras poliméricas no simétricas, por ejemplo, partículas de 'Janus' con dos 'caras' diferentes, y están comenzando a descubrir nuevas y emocionantes aplicaciones para estos materiales. Un ejemplo:robótica hecha con soft, estructuras flexibles que pueden cambiar de forma en respuesta a estímulos externos.

    El método descrito en el Química de la naturaleza paper "introduce un nivel programable de organización que actualmente es difícil de alcanzar en la química de polímeros, "dice el profesor de Química de McGill, Hanadi Sleiman, autor principal del estudio. "Copiar químicamente la información contenida en nanoestructuras de ADN ofrece una solución poderosa al problema del tamaño, control direccional y de forma para materiales poliméricos ".

    Usando jaulas de ADN como moldes

    El nuevo estudio se basa en una técnica desarrollada en 2013 por el grupo de investigación de Sleiman para hacer "jaulas" a nanoescala de hebras de ADN. y rellenarlos con cadenas poliméricas parecidas a lípidos que se pliegan juntas en una partícula en forma de bola que puede contener cargas como moléculas de fármacos.

    Para llevar esa hazaña de nanoingeniería un paso más allá, Sleiman y su estudiante de doctorado Tuan Trinh se unieron a colegas de la Universidad de Vermont y la Universidad Texas A&M en Qatar. Juntos, los investigadores desarrollaron un método para imprimir la bola de polímero con hebras de ADN dispuestas en orientaciones prediseñadas. Las jaulas se pueden deshacer, dejando tras de sí partículas de polímero impresas en el ADN capaces de autoensamblarse, al igual que el ADN, sí mismo - en patrones prediseñados. Debido a que las jaulas de ADN se utilizan como 'molde' para construir la partícula de polímero, el tamaño de partícula y el número de unidades moleculares en el polímero se pueden controlar con precisión, dice Sleiman, quien ocupa la Cátedra de Investigación de Canadá en Nanociencia del ADN.

    Las estructuras poliméricas asimétricas podrían usarse eventualmente en una variedad de aplicaciones, dicen los investigadores. Un ejemplo potencial:partículas poliméricas multicompartimentales, con cada compartimento encapsulando un fármaco diferente que podría administrarse utilizando diferentes estímulos en diferentes momentos. Otra posibilidad:membranas porosas asimétricas, por lo que dirigen las moléculas a lo largo de caminos específicos para luego separarse.


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