Investigadores de la Universidad de Illinois y la Universidad de Massachusetts, Amherst ha dado los primeros pasos para controlar el autoensamblaje de materiales sintéticos de la misma manera que la biología forma polímeros naturales. Este avance podría resultar útil en el diseño de nuevos bioinspirados, materiales inteligentes para aplicaciones que van desde la administración de medicamentos hasta la detección y la remediación de contaminantes ambientales.

Proteínas que son polímeros naturales, utilizar bloques de construcción de aminoácidos para unir largas cadenas moleculares. La ubicación específica de estos bloques de construcción, llamados monómeros, dentro de estas cadenas crea secuencias que dictan la estructura y función de un polímero. En el diario Comunicaciones de la naturaleza , Los investigadores describen cómo utilizar el concepto de secuenciación de monómeros para controlar la estructura y función de los polímeros aprovechando una propiedad presente en los polímeros naturales y sintéticos:la carga electrostática.

"Las proteínas codifican información a través de una secuencia precisa de monómeros. Sin embargo, este control preciso sobre la secuencia es mucho más difícil de controlar en polímeros sintéticos, por lo que ha habido un límite en la calidad y la cantidad de información que se puede almacenar, "dijo Charles Sing, profesor de ingeniería química y biomolecular en Illinois y coautor del estudio. "En lugar de, podemos controlar la ubicación de la carga a lo largo de las cadenas de polímero sintético para impulsar los procesos de autoensamblaje ".

"Nuestro estudio se centra en una clase de polímeros, llamados coacervados, que se separan como el aceite y el agua y forman una sustancia gelatinosa, "dijo Sarah Perry, un coautor del estudio y la Universidad de Massachusetts, Profesor de ingeniería química de Amherst, así como una alumna de Illinois.

A través de una serie de experimentos y simulaciones por computadora, los investigadores encontraron que las propiedades de los geles cargados resultantes se pueden ajustar cambiando la secuencia de cargas a lo largo de la cadena del polímero.

"Los fabricantes suelen utilizar coacervados en cosméticos y productos alimenticios para encapsular sabores y aditivos, y como una forma de controlar la 'sensación' del producto, ", Dijo Sing." El desafío ha sido si necesitan cambiar la textura o el grosor, tendrían que cambiar el material que se está utilizando ".

Sing y Perry demuestran que pueden reorganizar la estructura de las cadenas de polímero ajustando su carga para diseñar las propiedades deseadas. "Así es como la biología crea la infinita diversidad de la vida con solo una pequeña cantidad de bloques de construcción moleculares, ", Dijo Perry." Prevemos llevar este concepto de bioinspiración al punto de partida mediante el uso de coacervados en aplicaciones biomédicas y ambientales ".

Los resultados de esta investigación abren una gran cantidad de oportunidades para expandir la diversidad de polímeros utilizados y la escala de aplicaciones, dijeron los investigadores. "En la actualidad, estamos trabajando con materiales a escala macro:cosas que podemos ver y tocar, ", Dijo Sing." Esperamos ampliar este concepto al ámbito de la nanotecnología, así como."