(PhysOrg.com) - Los científicos del laboratorio de Berkeley han creado "papel molecular, "El cristal polimérico bidimensional más grande autoensamblado en agua hasta la fecha. Este material de lámina completamente nuevo está hecho de peptoides, polímeros diseñados que pueden flexionarse y plegarse como proteínas mientras mantienen la robustez de los materiales sintéticos.

Bidimensional, Nanoestructuras "en forma de hoja" se emplean comúnmente en sistemas biológicos como membranas celulares, y sus propiedades únicas han inspirado interés en materiales como el grafeno. Ahora, Los científicos de Berkeley Lab han fabricado el cristal polimérico bidimensional más grande autoensamblado en agua hasta la fecha. Este material completamente nuevo refleja la complejidad estructural de los sistemas biológicos con la arquitectura duradera necesaria para las membranas o la integración en dispositivos funcionales.

Estas láminas autoensamblables están hechas de peptoides, polímeros diseñados que se pueden doblar y plegar como proteínas mientras mantienen la robustez de los materiales artificiales. Cada hoja tiene solo dos moléculas de grosor, pero tiene un área de cientos de micrómetros cuadrados, similar al "papel molecular" lo suficientemente grande como para ser visible a simple vista. Y lo que es más, a diferencia de un polímero típico, Cada bloque de construcción en una nanohoja peptoide está codificado con "órdenes de marcha" estructurales, lo que sugiere que sus propiedades se pueden adaptar con precisión a una aplicación. Por ejemplo, estas nanohojas podrían usarse para controlar el flujo de moléculas, o servir como plataforma para la detección química y biológica.

Estas imágenes de microscopio de fluorescencia muestran nanohojas de peptoides flotantes en líquido. Cada hoja peptoide tiene solo dos moléculas de espesor, pero tiene un área de cientos de micrómetros cuadrados:un "papel molecular" lo suficientemente grande como para ser visible a simple vista.

“Nuestros hallazgos cierran la brecha entre los biopolímeros naturales y sus contrapartes sintéticas, que es un problema fundamental en nanociencia, "Dijo Ronald Zuckermann, Director de la Instalación de Nanoestructuras Biológicas de la Fundición Molecular. “Ahora podemos traducir la información de la secuencia fundamental de las proteínas a un polímero no natural, lo que da como resultado un nanomaterial sintético robusto con una estructura definida atómicamente ".

Los componentes básicos de los polímeros peptoides son baratos, fácilmente disponibles y generan un alto rendimiento de producto, proporcionando una gran ventaja sobre otras técnicas de síntesis. Zuckermann, fundamental en el desarrollo de las capacidades únicas de síntesis robótica de Foundry, trabajó con su equipo de coautores para formar bibliotecas de materiales peptoides. Después de seleccionar muchos candidatos, el equipo aterrizó en la combinación única de bloques de construcción de polímero que formaron espontáneamente nanohojas peptoides en el agua.

Zuckermann y el coautor Christian Kisielowski alcanzaron otra primicia al usar el microscopio TEAM 0.5 en el Centro Nacional de Microscopía Electrónica (NCEM) para observar cadenas de polímeros individuales dentro del material peptoide. confirmando el orden preciso de estas cadenas en láminas y su estabilidad sin precedentes mientras son bombardeadas con electrones durante la obtención de imágenes.

"El diseño inspirado en la naturaleza, Los polímeros funcionales que se pueden ensamblar en membranas de grandes dimensiones laterales marcan un nuevo capítulo para la síntesis de materiales con impacto directo en las iniciativas estratégicamente relevantes de Berkeley Lab como el proyecto Helios o Carbon Cycle 2.0, ", Dijo Kisielowski de NCEM. “Las posibilidades científicas que conlleva este logro desafían nuestra imaginación, y también ayudará a mover la microscopía electrónica hacia la obtención de imágenes directas de materiales blandos ".

“Este nuevo material es un ejemplo notable de biomimetismo molecular en muchos niveles, y sin duda dará lugar a muchas aplicaciones en la fabricación de dispositivos, síntesis e imágenes a nanoescala, ”Añadió Zuckermann.

Esta investigación se informa en un artículo titulado, "Cristales bidimensionales ultrafinos que flotan libremente a partir de polímeros peptoides específicos de secuencia, ”Que aparece en la revista Materiales de la naturaleza .