(PhysOrg.com) - Así como los cilios que recubren los pulmones ayudan a mantener despejados los conductos al mover partículas a lo largo de las puntas de las diminutas estructuras capilares, Las cerdas minúsculas hechas por el hombre conocidas como nano-cepillos pueden ayudar a reducir la fricción a lo largo de las superficies a nivel molecular. entre otras cosas.

En su última serie de experimentos, Los ingenieros de la Universidad de Duke han desarrollado un enfoque novedoso para sintetizar estos nanocepillos, lo que podría mejorar su versatilidad en el futuro. Estos cepillos de polímero se utilizan actualmente en sensores biológicos y dispositivos microscópicos, como microcantilevers, y jugarán un papel importante en el futuro impulso hacia la miniaturización, dijeron los investigadores.

Los nano-cepillos generalmente están hechos de moléculas de polímero que crecen en superficies planas con hebras de las moléculas que crecen y salen de una superficie. como los pelos de un cepillo. Los polímeros son grandes moléculas artificiales omnipresentes en la fabricación de productos cotidianos.

Como microscópicos cuidadores de huertos, los científicos de Duke han injertado haces de "extremidades" de polímero en superficies planas conocidas como sustratos, ya cubierto con cerdas de cepillo. En su enfoque, Se pueden unir y modelar dos pinceles diferentes en la microescala. Debido a que las "extremidades" pueden estar hechas de una sustancia diferente a la del sustrato, los científicos creen que estas nanoestructuras pueden modificar significativamente las propiedades de una superficie determinada.

Para hacer tal nano-cepillo, Los científicos agregan una sustancia química conocida como iniciador a la superficie plana, que estimula el crecimiento de las hebras.

“Una de las formas más comunes de cultivar pinceles es muy similar a una impresora matricial, con un iniciador que es la tinta "impresa" sobre un sustrato inorgánico, como una oblea de silicio o una superficie dorada, que luego hace que las cerdas del cepillo crezcan en patrones específicos, "Dijo Stefan Zauscher, Académico de la facultad Alfred M. Hunt y profesor asociado de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Escuela de Ingeniería Pratt de Duke.

“En nuestro enfoque de creación de patrones, ahora también podemos iniciar el crecimiento de la brocha de polímero en sustratos de brocha existentes y, por lo tanto, obtener brochas de copolímero en bloque con patrón, como injertos, sobre sustratos poliméricos, —Dijo Zauscher. "La capacidad de crear estructuras de cepillos más intrincadas ofrece la posibilidad de utilizarlas en aplicaciones biomédicas como sensores para la detección de proteínas o glucosa".

Los resultados de los experimentos de su equipo se publicaron en línea en la revista. Pequeña . La investigación cuenta con el apoyo de la National Science Foundation.

Zauscher dijo que este nuevo enfoque podría expandirse fácilmente a muchos otros tipos de polímeros, y para hacer una o dos capas de pinceles. Estos nano-cepillos, él dijo, tendría muchos usos potenciales, y abriría las posibilidades de construir arquitecturas de polímeros más complicadas, que tienen mucha demanda para las tecnologías actuales y futuras.

En una investigación reciente, publicado anteriormente en la revista Advanced Materials, Zauscher demostró que los nano cepillos sensibles a estímulos se parecen y actúan como anémonas de mar, que tienen una multitud de brazos que se elevan desde una base adjunta. De la misma manera que estos animales marinos, Los nano cepillos se pueden utilizar para capturar y liberar micropartículas a medida que se mueven por una superficie.

“Estas microestructuras tienen un uso potencial en sistemas de microfluidos, como laboratorios en un chip, para capturar y liberar partículas en ubicaciones predefinidas, al igual que las anémonas de mar capturan a sus presas y las llevan a la boca, —Dijo Zauscher.

Otros miembros de Duke del equipo son Tao Chen y Debby Chang.