Inspirado en proteínas que pueden reconocer microbios y desechos peligrosos, luego engulle ese material para deshacerse de él, Los científicos de polímeros dirigidos por Todd Emrick en la Universidad de Massachusetts Amherst han desarrollado nuevos portadores de gotas estabilizados con polímeros que pueden identificar y encapsular nanopartículas para su transporte en una célula. una especie de servicio de "recoger y dejar" que representa la primera traducción exitosa de este proceso biológico en un contexto de materiales.

Como explica Emrick, "Estos vehículos actúan como taxis de nanopartículas. Encuentran partículas en una superficie, reconocer su composición, recójalos y déjelos más tarde en otra superficie. El trabajo está inspirado en la maquinaria biológica / bioquímica muy sofisticada que opera in vivo, encontrado, por ejemplo, en el caso de los osteoclastos y osteoblastos que trabajan para equilibrar la densidad ósea a través de la deposición y el agotamiento de material. Replicamos esto con componentes mucho más simples:aceite, agua y poliolefinas ". Los detalles están ahora en línea en Avances de la ciencia .

Él y sus colegas creen que la suya es la primera demostración de transporte o reubicación de nanopartículas de superficie a superficie, y sugieren que "desarrollar estos métodos sería excepcionalmente útil como técnica no invasiva para transferir propiedades de nanopartículas (químicas, óptico, magnético o electrónico) de un material a otro ".

El proceso es diferente a la limpieza convencional, y los procesos de encapsulación y liberación de nanopartículas "representan una ruta potencial hacia procesos eficientes de transporte y / o reciclaje de materiales, " agregan.

Los autores dicen que "diseñar materiales que imiten la compleja función de la biología es prometedor para traducir la eficiencia y especificidad de los procesos celulares en simples, sistemas sintéticos inteligentes ". Las aplicaciones futuras podrían incluir la promoción de la adhesión celular, que es necesario para mantener estructuras multicelulares, y entrega de medicamentos, por ejemplo.

Emrick dice que él y sus coautores de UMass Amherst, incluido Richard Bai, George Chang y Al Crosby buscaron adaptar tales avances de inspiración biológica en dos áreas:gotitas de emulsión estabilizadas con polímeros que recogen nanopartículas sumergiéndolas en el fluido de la gotita, y gotitas que pueden depositar nanopartículas en regiones dañadas de sustratos para funciones de reparación.

Su sistema experimental utilizó hidroxiapatita, una estructura rica en fosfato de calcio que se asemeja a la composición principal del hueso. Evaluaron la eficiencia de captación en varias condiciones experimentales e intentaron establecer la versatilidad de la captación de nanopartículas utilizando una variedad de sustratos inorgánicos y plásticos. Los investigadores encontraron que la captación era deficiente en ciertas superficies, sugiriendo que "la composición del sustrato puede aprovecharse para ajustar el grado relativo de captación de nanopartículas".

Emrick señala que el proyecto, con el apoyo de la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía de EE. UU., también refleja un método de "eficiencia atómica" para la limpieza y reparación de materiales. Debido a su simplicidad inherente y conservación de material, La eficiencia de los átomos es un concepto importante en el enfoque de la "química verde" para producir productos.