Científicos de materiales, dirigido por un equipo del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía, diseñó un tubo diminuto que se enrolla y se cierra con cremallera.

Estos nanotubos huecos son miles de veces más pequeños que un mechón de cabello humano y podrían ayudar con la filtración del agua. ingeniería de tejidos y muchas otras aplicaciones.

Los tubos se inspiraron en estructuras de proteínas llamadas microtúbulos que residen en las células, según Chun-Long Chen de PNNL.

"La estructura de la celda es tan hermosa, "dijo Chen, químico de materiales que concibió y dirigió el proyecto. "Queríamos crear un sistema sintético que imitara la estructura de los microtúbulos y que fuera lo suficientemente estable para una variedad de aplicaciones técnicas".

Chen, sus colegas de la PNNL y sus colaboradores publicaron sus hallazgos esta semana en Comunicaciones de la naturaleza .

Imitando microtúbulos

Los microtúbulos son pequeños tubos huecos que ayudan a mantener el ADN organizado durante la división celular y forman carreteras para transportar el contenido dentro de la célula.

Estos caminos celulares están compuestos por largas cadenas de proteínas que se unen en un rígido pero hueco, tubo. Los microtúbulos tienen una estructura uniforme pero dinámica, e inspiran a científicos como Chen.

El grupo de Chen espera usar pequeños tubos huecos como microtúbulos para crear un sistema robusto de filtración de agua que atrape la sal u otras moléculas en el interior y deje que el agua pura se escape por el otro extremo. Además, quieren monitorear cómo las células madre se adaptan a diferentes entornos estudiando cómo cambian las células mientras crecen en estos tubos.

Pero los investigadores no pueden usar los microtúbulos por sí mismos para estos proyectos. Los microtúbulos pueden ser rígidos y sensibles, pero también son susceptibles a cambios de temperatura y microbios.

Por ejemplo, "si queremos utilizar microtúbulos para la filtración de agua, no quieres tener un filtro que pueda ser devorado por las bacterias, "dijo Chen.

Así que el equipo se dispuso a hacer una versión sintética de microtúbulos utilizando moléculas similares a proteínas llamadas peptoides. Como proteínas Los peptoides se componen de un patrón repetido de bloques de construcción con ligeras variaciones, pero los peptoides son más estables.

Estos nuevos nanotubos se forman de una manera única. Primero, pequeñas partículas peptoides se unen para formar una hoja. Luego, la hoja se cierra en un extremo y se enrolla en un tubo sin costura.

Kit de herramientas nano

Para caracterizar los nanotubos, los científicos utilizaron una variedad de técnicas, incluyendo algunos en Advanced Light Source y Molecular Foundry, dos instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

Chen y su equipo descubrieron que estos nanotubos son altamente adaptables. El grupo podía controlar el tamaño de un tubo, diámetro, espesor y rigidez ajustando la composición del tubo o cambiando la acidez de la solución.

Para probar la rigidez de los nanotubos, El equipo de Chen presionó a los nanotubos individuales y midió cómo cambiaban de forma. Los tubos tienen una rigidez que se sitúa entre el tejido biológico y sustancias más duras como el vidrio y la mica. cuales, dijo Chen, es excelente para los tipos de experimentos que espera hacer.

Pero Chen no quiere quedarse ahí. Para él, el objetivo es crear algo que imite a la naturaleza en estructura y función.

"La naturaleza nos ha ofrecido todo tipo de bellos ejemplos, ", dijo." Los peces pueden tomar agua del mar sin tener que preocuparse por las condiciones de alta salinidad. Si pudiéramos imitar este comportamiento construyendo membranas celulares artificiales que contienen estos nanotubos, podríamos resolver algunos de los grandes problemas que enfrenta nuestro mundo hoy ".