Ahora, investigadores de Penn State han hecho que el material sea potencialmente más útil al impartirle quiralidad (o lateralidad), lo que podría generar sensores avanzados y dispositivos médicos implantables. La quiralidad, inducida mediante un método nunca antes utilizado con el borofeno, permite que el material interactúe de manera única con diferentes unidades biológicas, como células y precursores de proteínas.

El equipo, dirigido por Dipanjan Pan, Dorothy Foehr Huck y J. Lloyd Huck, catedrático de Nanomedicina y profesor de ciencia e ingeniería de materiales y de ingeniería nuclear, publicó su trabajo, el primero de su tipo, dijeron, en ACS. nano .

"El borofeno es un material muy interesante, ya que se parece mucho al carbono, incluido su peso atómico y estructura electrónica, pero con propiedades más notables. Los investigadores apenas están comenzando a explorar sus aplicaciones", dijo Pan.

"Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que comprende las interacciones biológicas del borofeno y el primer informe sobre la impartición de quiralidad a las estructuras del borofeno".

La quiralidad se refiere a una fisicalidad similar pero no idéntica, como las manos izquierda y derecha. En las moléculas, la quiralidad puede hacer que las unidades biológicas o químicas existan en dos versiones que no pueden combinarse perfectamente, como en una manopla izquierda y derecha. Pueden reflejarse entre sí con precisión, pero una manopla izquierda nunca se adaptará tan bien a la mano derecha como a la izquierda.

El borofeno es estructuralmente polimórfico, lo que significa que sus átomos de boro se pueden organizar en diferentes configuraciones para darle diferentes formas y propiedades, de forma muy similar a como el mismo conjunto de bloques de Lego se puede construir en diferentes estructuras. Esto brinda a los investigadores la capacidad de "sintonizar" el borofeno para otorgarle diversas propiedades, incluida la quiralidad.

"Dado que este material tiene un potencial notable como sustrato para sensores implantables, queríamos aprender sobre su comportamiento cuando se expone a las células", dijo Pan. "Nuestro estudio, por primera vez, demostró que varias estructuras polimórficas del borofeno interactúan con las células de manera diferente y sus vías de internalización celular están dictadas únicamente por sus estructuras".

Los investigadores sintetizaron plaquetas de borofeno, similares a los fragmentos celulares que se encuentran en la sangre, mediante síntesis en estado de solución, que implica exponer una versión en polvo del material en un líquido a uno o más factores externos, como calor o presión, hasta que se combinan en el producto deseado.

"Hicimos el borofeno sometiendo los polvos de boro a ondas sonoras de alta energía y luego mezclamos estas plaquetas con diferentes aminoácidos en un líquido para impartir la quiralidad", dijo Pan. "Durante este proceso, notamos que los átomos de azufre en los aminoácidos preferían adherirse al borofeno más que los átomos de nitrógeno de los aminoácidos".

Los investigadores descubrieron que ciertos aminoácidos, como la cisteína, se unirían al borofeno en distintos lugares, dependiendo de su forma quiral. Los investigadores expusieron las plaquetas de borofeno quiralizadas a células de mamíferos en un plato y observaron que su habilidad con las manos cambiaba la forma en que interactuaban con las membranas celulares y entraban en las células.

Según Pan, este hallazgo podría informar aplicaciones futuras, como el desarrollo de imágenes médicas de mayor resolución con contraste que podrían rastrear con precisión las interacciones celulares o una mejor administración de fármacos con interacciones material-célula identificadas. Lo más importante, afirmó, es que comprender cómo interactúa el material con las células (y controlar esas interacciones) algún día podría conducir a dispositivos médicos implantables más seguros y eficaces.

"La estructura única del borofeno permite un control magnético y electrónico eficaz", dijo Pan, señalando que el material podría tener aplicaciones adicionales en el cuidado de la salud, la energía sostenible y más. "Este estudio fue sólo el comienzo. Tenemos varios proyectos en marcha para desarrollar biosensores, sistemas de administración de fármacos y aplicaciones de imágenes para el borofeno".