Desde plásticos hasta ropa y ADN, los polímeros están en todas partes. Los polímeros son materiales muy versátiles que están hechos de largas cadenas de unidades repetitivas llamadas monómeros. Los polímeros que contienen complejos metálicos en sus cadenas laterales tienen un enorme potencial como materiales híbridos en una variedad de campos. Este potencial solo aumenta con la inclusión de múltiples especies de metales en los polímeros. Pero los métodos convencionales de fabricación de polímeros con complejos metálicos no son apropiados para la construcción de polímeros multimetálicos, porque controlar la composición de las especies metálicas en el polímero resultante es complejo.

Recientemente, un equipo de investigación, dirigido por el profesor asistente Shigehito Osawa y el profesor Hidenori Otsuka de la Universidad de Ciencias de Tokio, ha propuesto un nuevo método de polimerización que puede superar esta limitación. El Dr. Osawa explica:"El método habitual para preparar tales complejos es diseñar un polímero con ligandos ('columnas vertebrales' moleculares que unen otras especies químicas) y luego agregar las especies metálicas para formar complejos sobre él. Pero cada metal tiene un la afinidad de unión al ligando, lo que complica el control de la estructura resultante. Al considerar los monómeros polimerizables con complejos de diferentes especies de metales, podemos controlar de manera efectiva la composición del copolímero resultante".

El estudio estuvo disponible en línea el 1 de abril de 2022 y se publicó en el volumen 58, número 34 de Chemical Communications el 30 de abril de 2022.

Cuando los monómeros que forman un polímero son polímeros en sí mismos, el polímero se denomina copolímero. Para su estudio, los científicos diseñaron un monómero de acrilato de dipicolilamina (DPAAc). Se eligió DPA porque es un excelente ligando metálico y se ha utilizado en diversas aplicaciones bioquímicas. Luego polimerizaron DPAAc con zinc (Zn) y platino (Pt) para formar dos cadenas poliméricas con complejos metálicos:DPAZn(II)Ac y DPAPt(II)Ac. Luego copolimerizaron los dos monómeros. Descubrieron que no solo podían crear con éxito un copolímero, sino que también podían controlar su composición metálica variando la composición de alimentación de los monómeros.

Luego, aplicaron este copolímero como componente básico para fabricar nanopartículas utilizando ácido desoxirribonucleico (ADN) de plásmido como plantilla. El ADN plásmido se eligió como plantilla porque se sabe que los dos monómeros constituyentes se unen a él. La formación de los complejos poliméricos de nanopartículas resultantes con ADN (poliplejos) se confirmó mediante microscopía electrónica de túnel de barrido de alta resolución y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva.

Esta técnica, ahora una tecnología pendiente de patente, se puede extender a un método novedoso para fabricar nanomateriales intermetálicos. "Se sabe que los nanomateriales catalíticos intermetálicos tienen ventajas significativas sobre los nanomateriales que contienen una sola especie metálica", dice el Dr. Osawa.

Los poliplejos formados en el estudio son moléculas que se unen al ADN, lo que indica que podrían usarse para desarrollar fármacos contra el cáncer y portadores de genes. El método de fabricación propuesto también conducirá a avances en catálisis que se alejan de los metales preciosos como el platino. "Estos copolímeros multimetálicos pueden servir como bloques de construcción para futuros complejos metálicos macromoleculares de muchas variedades", concluye el Dr. Osawa. + Explora más

Control de la longitud de polímeros supramoleculares