El equipo de investigación de Seon-ki Hong, profesor del Departamento de Física y Química del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk (DGIST), ha desarrollado la tecnología de ensamblaje progresivo en una plantilla cargada con iniciador (PAINT) que puede fabricar localmente múltiples pigmentos orgánicos funcionales en las áreas deseadas copiando los procesos naturales de formación de melanina.
La melanina, un pigmento natural, puede adherirse a diversas superficies, independientemente del tipo, gracias a sus altas propiedades adhesivas bajo el agua que se atribuyen a numerosos grupos funcionales catecol, similares a las proteínas adhesivas de los mejillones. Recientemente se han desarrollado y aplicado ampliamente en diversos campos nuevos materiales orgánicos multifuncionales que copian estas propiedades únicas.
Sin embargo, durante el proceso de creación de nuevos elementos mediante la integración de nuevos materiales orgánicos con varios grupos de materiales, los investigadores enfrentaron desafíos cuando áreas no deseadas quedaron cubiertas con materia orgánica debido a las propiedades adhesivas que son la ventaja única de estos nuevos materiales orgánicos.
Para superar estos desafíos, los investigadores utilizaron fotolitografía para especificar la ubicación del recubrimiento. Sin embargo, este método tiene inconvenientes, como la implicación de reacciones complejas de varios pasos y la necesidad de utilizar equipos costosos.
Para resolver estos problemas, el equipo de investigación del profesor Hong investigó los procesos de formación de melanina natural y descubrió que la actividad catalítica de la plantilla de proteína afecta significativamente el proceso de especificar la ubicación de formación del patrón. Los hallazgos se publican en la revista Nature Communications. .
Basándose en los resultados del análisis, el equipo llevó a cabo un experimento sobre la reacción de síntesis de pigmentos orgánicos copiando el proceso natural de formación de melanina. Los pigmentos orgánicos se produjeron iniciando la reacción de síntesis en la superficie que inicialmente se modificó para tener actividad catalítica localizada.
El equipo de investigación confirmó que los pigmentos orgánicos no se habían extendido a las regiones vecinas debido a sus excelentes propiedades adhesivas, y que se adhirieron selectiva y voluntariamente sólo a las áreas iniciadas para formar patrones.
Los patrones de pigmentos orgánicos formados localmente en la superficie exhibieron amplias características de absorción óptica en las regiones espectrales ultravioleta, visible e infrarroja cercana, similares a la melanina natural. La luz del infrarrojo cercano absorbida fue convertida espontáneamente en energía térmica por el material y generó calor localizado. El equipo de investigación verificó que estos procesos se pueden aplicar para inducir la muerte celular selectiva en la superficie o para accionar actuadores.
El profesor Hong afirmó:"La tecnología PAINT que desarrollamos en esta investigación es una tecnología novedosa que puede aplicar selectivamente materiales con propiedades adhesivas universales solo en las áreas deseadas".
Y añadió:"Anticipamos que la tecnología PAINT establecerá las bases para el desarrollo de nuevos materiales orgánicos similares a la melanina que apliquen las características de la melanina, como una excelente absorción óptica, actividad de eliminación de especies reactivas de oxígeno y biocompatibilidad".
Más información: Haejin Jeong et al, Fabricación específica del sitio de un pigmento similar a la melanina mediante un ensamblaje progresivo espacialmente confinado en una plantilla cargada con un iniciador, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-38622-2
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk
