A veces, los mejores descubrimientos llegan por accidente. Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis, encabezada por Srikanth Singamaneni, Doctor, profesor asistente de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales, encontró inesperadamente el mecanismo por el cual pequeñas moléculas individuales crecen espontáneamente en microtubos de un centímetro de largo al dejar un plato para un experimento diferente en el refrigerador.

Una vez que Singamaneni y su equipo de investigación, incluido Abdennour Abbas, Doctor, un ex investigador postdoctoral en la Universidad de Washington, Andrew Brimer, una licenciatura superior con especialización en ingeniería mecánica, y Limei Tian, un estudiante de posgrado de cuarto año, vio que estas moléculas se habían convertido en microtubos, se propusieron averiguar cómo.

Para hacerlo pasaron unos seis meses investigando el proceso en varias escalas de longitud (nano a micro) utilizando diversas técnicas de microscopía y espectroscopía.

Los resultados fueron publicados en la revista Pequeña .

"Lo que mostramos fue que en realidad podemos observar el autoensamblaje de moléculas pequeñas en múltiples escalas de longitud, y por primera vez cosió estas escalas de longitud para mostrar la imagen completa, ", Dice Singamaneni." Esta autoorganización jerárquica de los bloques de construcción moleculares no tiene precedentes, ya que se inicia a partir de un solo cristal molecular y es impulsada por la dinámica vesiclular en el agua ".

Autoensamblaje, un proceso en el que una colección desordenada de componentes se organizan en una estructura ordenada, es de creciente interés como un nuevo paradigma en la creación de estructuras a micro y nanoescala y sistemas y subsistemas funcionales. Se espera que este nuevo enfoque de fabricación de nano y microestructuras y dispositivos tenga numerosas aplicaciones en electrónica, Óptica y aplicaciones biomédicas.

El equipo utilizó moléculas pequeñas de p-aminotiofenol (p-ATP) o disulfuro de p-aminofenilo añadidas al agua con una pequeña cantidad de etanol. Las moléculas se ensamblaron primero en nanovesículas, luego en microvesículas y finalmente en microtúbulos de un centímetro de largo. Las vesículas se adhieren a la superficie del tubo, caminar por la superficie y adherirse, haciendo que el tubo crezca más y más ancho. Todo el proceso toma solo unos segundos, con una tasa de crecimiento de 20 micrones por segundo.

"Si bien fue emocionante observar el autoensamblaje de estas moléculas, estamos aún más entusiasmados con las implicaciones del autoensamblaje de moléculas tan pequeñas, ", Dice Singamaneni." Este mecanismo se puede utilizar para cargar las vesículas con las macromoléculas deseadas, como las proteínas, anticuerpos o antibióticos, por ejemplo, y construir microtubos con función biológica ".

Singamaneni dice que su equipo de investigación colaboró ​​con investigadores en Singapur que son expertos en cristales moleculares, así como con colegas del Departamento de Química.

"Esperamos que una vez que podamos ensamblar algunas nanoestructuras funcionales junto con estas pequeñas moléculas, entonces estos ensamblajes moleculares pueden tener aplicaciones en sensores biológicos y sensores químicos, "Dice Singamaneni.