Esta simulación muestra las capas de los paquetes:una capa exterior negra, un rojo, capa cambiante que conecta los dos, y la capa interior vidriosa en oro. Las moléculas de agua azul rodean el paquete. Crédito:Lucas Antony
Tu cuerpo mantiene sus neuronas encendidas El sistema inmunológico funciona y la serotonina fluye con una ingeniosa ingeniería:pequeñas cápsulas que transportan moléculas de señalización de un lugar a otro en el cuerpo.
Un equipo que incluye al ingeniero Juan de Pablo de la Universidad de Chicago anunció la semana pasada en Nature Chemistry que han creado una receta para imitar estas cápsulas. Su diminuto paquetes sintéticos resellables, como bolsas Ziploc, publicar su contenido en el momento justo; en este caso, cuando se expone a la luz de una determinada longitud de onda. Dicha tecnología podría ser útil para la medicina u otras aplicaciones, dijeron los científicos.
"Uno podría imaginarse fabricarlos para administrar medicamentos personalizados a partes específicas del cuerpo, o para liberar fertilizantes o productos químicos de limpieza en el suelo, por ejemplo, "dijo de Pablo, el profesor de la familia Liew en el Instituto de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago.
El equipo, que también incluyó a investigadores de la Universidad de Massachusetts, diseñó un paquete sintético hueco que tiene solo decenas a cientos de nanómetros de diámetro, tan diminuto que miles podrían sentarse uno al lado del otro en el período al final de esta oración. Su piel está formada por una doble capa de dos moléculas largas llamadas polímeros:la corteza exterior es soluble en agua, mientras que la capa interior es un material vítreo que forma una pared rígida. Los dos polímeros están unidos por una sola molécula que responde a la luz cambiando su forma.
Cuando los investigadores arrojan luz sobre el paquete, las moléculas de enlace cambian de forma, ablandando el material vítreo que se encuentra debajo y permitiendo que el contenido del paquete se salga. Una vez que la luz se apaga, el vidrio se solidifica de nuevo y el paquete se vuelve a sellar.
Una imagen de microscopio electrónico de transmisión de los paquetes; ambas capas de la piel son visibles. Para comparacion, un nanómetro es aproximadamente cuánto crecen las uñas en un segundo. Crédito:Poornima Rangadurai
Los investigadores imaginan aplicaciones como tratamientos médicos específicos:llenar los paquetes con medicamentos, esperar hasta que estén circulando en el cuerpo, luego ilumine una parte específica del cuerpo y observe cómo los paquetes liberan el medicamento.
Ambas partes de la molécula son biocompatibles y ya se utilizan en implantes y tratamientos médicos:el exterior es óxido de polietileno, un polímero utilizado en cosmética, pasta de dientes y medicamentos en la actualidad; y el revestimiento interior es de ácido poliláctico, que se puede derivar del almidón de maíz y se degrada a ácido láctico, un compuesto natural en el cuerpo.
La colaboración se está expandiendo para explorar más moléculas que podrían diseñarse para reaccionar a diferentes desencadenantes, como la luz, presión o señales químicas, lo que podría ampliar la gama de usos potenciales.
"La sorpresa fue esta idea de que una sola capa sensible a la luz, mide menos de un nanómetro, pero se encuentra encima de moléculas que de otro modo serían muy largas, empaquetadas firmemente en un vidrio grueso, puede crear una perturbación en todo el material, "dijo de Pablo.
Una comprensión más profunda de tales mecanismos podría proporcionar las bases para más materiales nuevos con propiedades útiles. De Pablo y sus colaboradores están utilizando sofisticadas simulaciones moleculares para descifrar esos mecanismos, él dijo.
