En un nuevo periódico Thomas Russell y el becario postdoctoral Ganhua Xie, en el Laboratorio Nacional de la Universidad de Massachusetts Amherst y Lawrence Berkeley, informan que han utilizado fuerzas capilares para desarrollar un método simple para producir gotitas colgantes autoensamblables de una solución acuosa de polímero a partir de la superficie de una segunda solución acuosa de polímero en matrices bien ordenadas.

"Estas gotas colgantes tienen aplicaciones potenciales en microrreactores funcionales, micromotores y microrobots biomiméticos, ", explican. Los microrreactores ayudan a las reacciones químicas en espacios extremadamente pequeños (menos de 1 milímetro) y las microsondas ayudan a la ingeniería y fabricación de nuevos fármacos. Ambos permiten a los investigadores controlar de cerca la velocidad de reacción, difusión y procesamiento selectivos, por ejemplo. La difusión selectiva se refiere a cómo las membranas celulares deciden qué moléculas permitir que entren o que no entren.

Russell y sus colegas dicen que las funciones en su nuevo sistema se pueden dirigir con micropartículas magnéticas para lograr esto. Ellos "controlan la locomoción de las gotas, y, debido a la naturaleza de las asambleas, puede transportar selectivamente productos químicos de una gota a otra o utilizarse como recipientes de reacción encapsulados, donde las reacciones dependen del contacto directo con el aire, "Russell explica.

Por este trabajo, él y Xie colaboraron con otros de la Universidad de Hong Kong, Universidad de Tecnología Química de Beijing y Universidad de Tohoku, Japón. Los detalles están en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Su técnica se basa en propiedades naturales, Russell explica, en particular la tensión superficial, el fenómeno que permite que las criaturas que caminan sobre el agua y los robots artificiales que los imitan eviten hundirse. Los investigadores lo utilizan para unir gotitas más pesadas, que de otro modo se hundiría, a las interfaces. Esto ayuda a construir conjuntos bidimensionales de gotitas estructuralmente complejas que tienen sacos en los que se pueden aislar las reacciones objetivo.

Ellos hicieron esto Russell dice:colgando una gota revestida de coacervado de una solución de dextrano acuoso más densa de la superficie de un diferente, solución acuosa de polietilenglicol (PEG). En su trabajo anterior, Xie, Russell y sus colegas utilizaron estas mismas dos soluciones acuosas de polímero, PEG-más-agua y dextrano-más-agua, que se pueden combinar pero no mezclar. Esto crea un "ejemplo clásico de coacervación" que forma dos dominios separados como la cera y el agua que no se mezclan en una lámpara de lava, Russell explica.

Dice que hasta ahora Los sistemas sintéticos en los laboratorios se han limitado a muchas menos reacciones que los sistemas naturales en el cuerpo, que puede llevar a cabo muchas reacciones rápidas y en serie. Imitar más de cerca la naturaleza ha sido un objetivo importante durante años, él añade.

El nuevo trabajo representa un gran avance, Russell dice:porque "utilizamos un delicado equilibrio entre la energía de la superficie y la gravedad para colgar los sacos de la superficie del líquido, como unas larvas de insectos, y los sacos colgantes tienen contacto directo con el aire a través de la abertura en la parte superior. El contacto directo con el aire permite al usuario introducir gases, como el oxigeno, para una reacción ".

Para imaginar el nuevo mecanismo, el explica, Es útil saber que los policationes son materiales con más de una carga positiva y los polianiones tienen más de una negativa. "Piense en el saco, el interior es un polianión y el exterior es un polianión. Esto significa que los aniones pueden fluir pero no los cationes y los cationes pueden entrar, pero no los aniones. Esta difusión selectiva nos permite hacer reacciones dentro del saco que alimenta una segunda reacción en el exterior del saco y viceversa. Entonces, podemos producir esquemas de reacción en cascada, similar al que se encuentra dentro de su cuerpo u otros sistemas biológicos ".