Los científicos saben desde hace mucho tiempo que la melanina, los pigmentos que dan color a la piel, cabello y ojos:tiene numerosas cualidades útiles, incluida la protección contra la radiación ultravioleta y los radicales libres que causan cáncer, sino también conductancia electrónica, adhesividad y capacidad para almacenar energía.

Para aprovechar estas cualidades, Científicos de la City University of New York (CUNY) han desarrollado un nuevo enfoque para producir materiales que no solo imitan las propiedades de la melanina, pero también proporcionan un control sin precedentes sobre la expresión de propiedades específicas del biopolímero, según un artículo publicado hoy en la revista Ciencias . El descubrimiento podría permitir el desarrollo de productos cosméticos y biomédicos.

A diferencia de otros biopolímeros, como el ADN y las proteínas, donde existe un vínculo directo entre las estructuras ordenadas de los polímeros y sus propiedades, la melanina está intrínsecamente desordenada, de modo que no es posible relacionar directamente la estructura con la función. Como resultado, los investigadores no han podido explotar completamente las propiedades de la melanina porque la síntesis de melanina basada en laboratorio se ha visto frustrada por la dificultad de diseñar su estructura molecular desordenada.

"Aprovechamos versiones simples de proteínas:tripéptidos, que consta de solo tres aminoácidos, para producir una gama de arquitecturas moleculares con niveles de orden y desorden controlados con precisión, "dijo el investigador principal Rein V. Ulijn, director de la Iniciativa de Nanociencia en el Centro de Investigación Científica Avanzada (ASRC) en el Centro de Graduados, CUNY. "Nos sorprendió ver eso, tras la oxidación de estas estructuras peptídicas, Se formaron pigmentos poliméricos con una gama de colores, desde beige claro hasta marrón oscuro ".

Subsecuente, La caracterización en profundidad del enfoque demostró que otras propiedades, como la absorbancia UV y la morfología a nanoescala de los materiales similares a la melanina, también podría controlarse sistemáticamente mediante la secuencia de aminoácidos del tripéptido.

"Descubrimos que la clave para lograr polímeros con desorden controlado es comenzar con sistemas que tienen un orden variable integrado, "dijo Ayala Lampel, investigador postdoctoral de la ASRC y primer autor del artículo. "Primero, Descubrimos cómo la secuencia de aminoácidos de un conjunto de tripéptidos da lugar a arquitecturas ordenadas de manera diferente. Próximo, aprovechamos estas estructuras ordenadas como plantillas para la oxidación catalítica para formar pigmentos peptídicos con una variedad de propiedades ".

Los hallazgos publicados en Ciencias basarse en investigaciones anteriores realizadas por Ulijn, quien también es profesor de química Albert Einstein en Hunter College y miembro de la facultad de doctorado de bioquímica y química en el Graduate Center. Su laboratorio ahora centrará su atención en aclarar aún más las estructuras químicas que se forman y expandir las funcionalidades y propiedades resultantes de los diversos materiales similares a la melanina que producen. Los investigadores también están persiguiendo la comercialización de esta nueva tecnología, que incluye posibilidades a corto plazo en cosmética y biomedicina.

Christopher J. Bettinger, un investigador de la Universidad Carnegie Mellon que se especializa en aplicaciones de melanina en el almacenamiento de energía, colaboró ​​con el equipo de ASRC en el trabajo actual. Entre los materiales descubiertos, encontró que bidimensional, Los polímeros en forma de hoja muestran una capacidad de almacenamiento de carga significativa. "La expansión de los parámetros de composición de estos péptidos podría aumentar sustancialmente la utilidad de los pigmentos resultantes, y esta investigación también puede ayudarnos a comprender mejor las propiedades estructurales y las funciones de las melaninas naturales, "Dijo Bettinger.