Pesquisadores da Universidade de Illinois e da Universidade de Massachusetts, Amherst deu os primeiros passos para obter controle sobre a automontagem de materiais sintéticos da mesma forma que a biologia forma polímeros naturais. Este avanço pode ser útil na concepção de novos bioinspirados, materiais inteligentes para aplicações que vão desde a entrega de medicamentos à detecção e remediação de contaminantes ambientais.

Proteínas, que são polímeros naturais, use blocos de construção de aminoácidos para ligar longas cadeias moleculares. A localização específica desses blocos de construção, chamados monômeros, dentro dessas cadeias, cria sequências que ditam a estrutura e a função de um polímero. No jornal Nature Communications , os pesquisadores descrevem como utilizar o conceito de sequenciamento de monômero para controlar a estrutura e função do polímero, tirando proveito de uma propriedade presente em polímeros naturais e sintéticos - carga eletrostática.

"As proteínas codificam informações por meio de uma sequência precisa de monômeros. No entanto, este controle preciso sobre a sequência é muito mais difícil de controlar em polímeros sintéticos, portanto, há um limite para a qualidade e a quantidade de informações que podem ser armazenadas, "disse Charles Sing, professor de engenharia química e biomolecular em Illinois e co-autor do estudo. "Em vez de, podemos controlar a colocação de carga ao longo das cadeias de polímero sintético para conduzir os processos de automontagem. "

"Nosso estudo se concentra em uma classe de polímeros, chamados coacervados, que se separam como óleo e água e formam uma substância semelhante a um gel, "disse Sarah Perry, um co-autor do estudo e Universidade de Massachusetts, Professor de engenharia química Amherst, bem como uma ex-aluna de Illinois.

Por meio de uma série de experimentos e simulações de computador, os pesquisadores descobriram que as propriedades dos géis carregados resultantes podem ser ajustadas mudando a sequência de cargas ao longo da cadeia do polímero.

"Os fabricantes costumam usar coacervados em cosméticos e produtos alimentícios para encapsular sabores e aditivos, e como forma de controlar a 'sensação' do produto, "Sing disse." O desafio tem sido se eles precisam mudar a textura ou a espessura, eles teriam que mudar o material que está sendo usado. "

Sing e Perry demonstram que podem reorganizar a estrutura das cadeias de polímero ajustando sua carga para projetar as propriedades desejadas. "É assim que a biologia cria a diversidade infinita da vida com apenas um pequeno número de blocos de construção moleculares, "Perry disse." Nós prevemos trazer esse conceito de bioinspiração para um círculo completo usando coacervados em aplicações biomédicas e ambientais. "

Os resultados desta pesquisa abrem um grande número de oportunidades para expandir a diversidade de polímeros usados ​​e a escala de aplicações, disseram os pesquisadores. "Atualmente, estamos trabalhando com materiais em escala macro - coisas que podemos ver e tocar, "Disse Sing." Esperamos expandir este conceito para o reino da nanotecnologia, também."