Los ladrillos LEGO simples se pueden ensamblar en estructuras más complicadas, que se puede asociar aún más en una amplia variedad de arquitecturas complejas, de automóviles, cohetes y barcos a gigantescos castillos y parques de atracciones. Tal evento de montaje de varios pasos, el llamado 'autoensamblaje jerárquico, 'también ocurre en organismos vivos.

Profesor Kimoon Kim (Departamento de Química, POSTECH) y su equipo de investigación (Centro de Autoensamblaje y Complejidad, Institute for Basic Science) descubrió que un complejo huésped-huésped basado en cucurbituril polimerizado en una cadena de polímero lineal, que se asociaron además entre sí en un microtúbulo hueco a través de interacciones de van der Waals que surgen de su forma de autocomplementariedad. Sus novedosos hallazgos se presentan como noticias de última hora en Edición internacional Angewandte Chemie , que es una de las revistas de química de renombre mundial.

Los microtúbulos existen en las células vivas de plantas y animales y son esenciales para mantener las estructuras celulares. migración de células, transporte intracelular y más. En otras palabras, Las funciones celulares esenciales, como las divisiones celulares y el transporte intracelular, no se pueden realizar cuando ocurren problemas en la formación o disociación de los microtúbulos.

Estos microtúbulos se forman a través del autoensamblaje jerárquico de proteínas globulares en tubulinas de tamaño nanométrico, que crecen en protofilamentos lineales. Después, estos protofilamentos se ensamblan para construir una estructura tubular de múltiples hilos con una longitud superior a decenas de micrómetros.

Antes de los hallazgos de los investigadores, Se hicieron muchos intentos para imitar el autoensamblaje de los microtúbulos en profundidad durante años. Sin embargo, el mecanismo de formación de microtúbulos naturales a nivel molecular es todavía ambiguo.

Para hacer microtúbulos artificiales, el grupo de investigación utilizó el complejo huésped-huésped basado en cucurbituril con dos grupos tiol unidos en ambos extremos como un bloque de construcción. Este bloque de construcción se ensambló en polímeros lineales unidimensionales mediante la formación de enlaces disulfuro. Luego, estos polímeros se asociaron lateralmente en una arquitectura cilíndrica hueca similar a los microtúbulos naturales a través de interacciones de van der Waals. La formación de microtúbulos artificiales se caracterizó por varios estudios espectroscópicos y microscópicos, incluida la difracción de rayos X en Pohang Light Source.

El equipo de investigación descubrió que la cadena del polímero se volvió recta y rígida por sí sola, y, finalmente, la autocomplementariedad de la forma de ladrillo LEGO surgió durante el crecimiento del polímero. Sorprendentemente, las estructuras convexas de una cadena coincidían bien con las partes cóncavas de las cadenas vecinas, lo que permitió la asociación lateral de cadenas poliméricas.

El primer autor del artículo, Wooseup Hwang explicó:"Los estudios antes de nuestro descubrimiento se centraron en imitar la arquitectura de los microtúbulos. Lo que diferencia nuestra investigación de las convencionales es que intentamos imitar el mecanismo de formación de los microtúbulos, así como la arquitectura".

Dr. Kangkyun Baek, el otro co-autor correspondiente comentó, "Estamos planeando extender nuestro estudio para imitar los comportamientos dinámicos y varias funciones biológicas de los microtúbulos naturales, "y" Este enfoque novedoso basado en la autocomplementariedad de la forma dará un paso adelante para comprender el mecanismo de formación de los microtúbulos naturales y ofrecerá nuevas oportunidades para explorar autoensamblajes jerárquicos no convencionales y materiales funcionales novedosos ".