p Quando se trata dos vários nanowidgets que os cientistas estão desenvolvendo, os nanotubos são especialmente intrigantes. Isso porque tubos ocos com diâmetros de apenas alguns bilionésimos de metro têm o potencial de ser incrivelmente úteis, desde a entrega de medicamentos contra o câncer no interior das células até a dessalinização da água do mar. p Mas construir nanoestruturas é difícil. E criando uma grande quantidade de nanoestruturas com a mesma característica, como milhões de nanotubos com diâmetros idênticos, é ainda mais difícil. Esse tipo de fabricação de precisão é necessário para criar as nanotecnologias de amanhã.

p A ajuda pode estar a caminho. Conforme relatado online na semana de 28 de março no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences , pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA (Berkeley Lab) descobriram uma família de polímeros inspirados na natureza que, quando colocado na água, espontaneamente montar em nanotubos cristalinos ocos. O que mais, os nanotubos podem ser ajustados para que todos tenham o mesmo diâmetro entre cinco e dez nanômetros, dependendo do comprimento da cadeia de polímero.

p Os polímeros têm dois blocos quimicamente distintos com o mesmo tamanho e formato. Os cientistas aprenderam que esses blocos agem como blocos moleculares que formam anéis, que se empilham para formar nanotubos de até 100 nanômetros de comprimento, todos com o mesmo diâmetro.

p "Isso aponta para uma nova maneira de usar polímeros sintéticos para criar nanoestruturas complexas de uma forma muito precisa, "diz Ron Zuckermann, que dirige a Instalação de Nanoestruturas Biológicas na Fundição Molecular do Berkeley Lab, onde grande parte desta pesquisa foi conduzida.

p Vários outros cientistas do Berkeley Lab contribuíram para esta pesquisa, incluindo Nitash Balsara da Divisão de Ciências de Materiais e Ken Downing da Divisão de Biofísica Molecular e Bioimagem Integrada.

p "Criar estruturas uniformes em alto rendimento é um objetivo da nanotecnologia, "acrescenta Zuckermann." Por exemplo, se você pode controlar o diâmetro dos nanotubos, e os grupos químicos expostos em seu interior, então você pode controlar o que passa - o que pode levar a novas tecnologias de filtração e dessalinização, para citar alguns exemplos. "

p A pesquisa é a mais recente no esforço de construir nanoestruturas que se aproximem da complexidade e função das proteínas da natureza, mas são feitos de materiais duráveis. Nesse trabalho, os cientistas do Berkeley Lab estudaram um polímero que é membro da família dos peptóides. Peptoides são polímeros sintéticos robustos que imitam peptídeos, que a natureza usa para formar proteínas. Eles podem ser ajustados em escala atômica para realizar funções específicas.

p Nos últimos anos, os cientistas estudaram um tipo particular de peptóide, chamado de copolipeptóide dibloco, porque se liga aos íons de lítio e pode ser usado como eletrólito de bateria. Pelo caminho, eles encontraram por acaso que os compostos formam nanotubos em água. Como exatamente esses nanotubos se formam ainda não foi determinado, mas esta última pesquisa lança luz sobre sua estrutura, e sugere um novo princípio de design que poderia ser usado para construir nanotubos e outras nanoestruturas complexas.

p Os copolipeptóides diblocos são compostos por dois blocos peptóides, um que é hidrofóbico outro que é hidrofílico. Os cientistas descobriram que ambos os blocos cristalizam quando se encontram na água, e formam anéis que consistem em dois a três peptóides individuais. Os anéis então formam nanotubos ocos.

p Imagens de microscopia crioeletrônica de 50 dos nanotubos mostraram que o diâmetro de cada tubo é altamente uniforme ao longo de seu comprimento, bem como de tubo para tubo. Esta análise também revelou um padrão listrado ao longo da largura dos nanotubos, que indica que os anéis se empilham para formar tubos, e descarta outros arranjos de embalagem. Além disso, pensa-se que os peptóides se organizam em um padrão de tijolo, com blocos hidrofóbicos alinhados com outros blocos hidrofóbicos, e o mesmo para blocos hidrofílicos.

p “As imagens dos tubos captadas por microscopia eletrônica foram essenciais para estabelecer a presença dessa estrutura incomum, "diz Balsara." A formação de estruturas tubulares com núcleo hidrofóbico é comum para polímeros sintéticos dispersos em água, portanto, ficamos bastante surpresos ao ver a formação de tubos ocos sem um núcleo hidrofóbico. "

p As análises de espalhamento de raios-X conduzidas na linha de luz 7.3.3 do Advanced Light Source revelaram ainda mais sobre a estrutura dos nanotubos. Por exemplo, mostrou que um dos blocos peptóides, que geralmente é amorfo, é realmente cristalino.

p Notavelmente, os nanotubos se montam sem os recursos usuais de nanoconstrução, como interações eletrostáticas ou redes de ligações de hidrogênio.

p "Você não esperaria que algo tão complexo como isso pudesse ser criado sem essas muletas, "diz Zuckermann." Mas acontece que as interações químicas que mantêm os nanotubos unidos são muito simples. O que é especial aqui é que os dois blocos peptóides são quimicamente distintos, mas quase exatamente do mesmo tamanho, o que permite que as correntes se juntem de uma forma muito regular. Esses insights podem nos ajudar a projetar nanotubos úteis e outras estruturas que são robustas e ajustáveis ​​- e que têm estruturas uniformes. "