Os açúcares podem ser excelentes guardiões para separar misturas de moléculas. Uma equipe KAUST descobriu uma maneira de fazer uma membrana seletivamente porosa ligando um grande número de estruturas de açúcar, conhecido como ciclodextrinas, para formar uma película fina.

Até agora, membranas feitas de emaranhados desordenados de polímeros de cadeia longa têm sido os "materiais robustos" da separação de pequenas moléculas em escala industrial, diz Klaus-Viktor Peinemann, que liderou a equipe da KAUST. As moléculas atravessam essas membranas deslizando-se pelas lacunas entre as cadeias poliméricas interligadas. Mas, porque as lacunas variam em tamanho, as membranas não são perfeitamente seletivas nas moléculas que permitem a passagem.

As ciclodextrinas são estruturas de açúcar em forma de funil nas quais a forma e o tamanho da cavidade controlam quais moléculas podem passar por ela. Com poros de formato fixo, as ciclodextrinas são blocos de construção alternativos atraentes para membranas seletivamente permeáveis, diz Luis Francisco Villalobos, primeiro autor do artigo e aluno de doutorado no laboratório de Peinemann. O obstáculo era que ninguém havia encontrado uma maneira de conectar as ciclodextrinas para formar uma membrana.

A equipe usou uma "estratégia muito antiga" para superar esse problema, de acordo com Villalobos, adaptar a abordagem sintética já usada pela indústria para fazer membranas de poliamida para separações por osmose reversa, como dessalinização de água. Em comparação com os blocos de construção usados ​​para fazer membranas de poliamida, "as ciclodextrinas são mais volumosas, menos reativo, menos solúvel e tendem a se agregar em soluções aquosas, "Villalobos acrescenta.

Para fazê-los reagir, a chave era encontrar o pH certo.

Sob condições fortemente alcalinas, as ciclodextrinas perdem um próton, formando uma estrutura iônica com reatividade e solubilidade aumentadas. A equipe explorou essa descoberta para criar filmes contínuos de ciclodextrinas, que demonstrou ter excelente porosidade. "As membranas que preparamos permitiram que os solventes penetrassem mais de dez vezes mais rápido do que as membranas equivalentes disponíveis comercialmente, "Diz Villalobos.

"Além disso, eles podem discriminar entre as moléculas com base em sua forma, graças às cavidades das ciclodextrinas, "Villalobos acrescenta. Como prova de princípio, a equipe separou uma mistura de duas moléculas de tamanho semelhante, mas formas diferentes.

Como as ciclodextrinas são um material barato e prontamente disponível, produzido a partir do amido, essas membranas podem ser um material muito atraente para separar misturas de moléculas em escala industrial, Peinemann diz.

"Mas este é apenas o primeiro passo - as ciclodextrinas são apenas um exemplo de um bloco de construção intrinsecamente poroso, "Villalobos acrescenta." Estratégias semelhantes podem ser seguidas para fabricar filmes usando outros blocos de construção com tamanhos de cavidades que são atraentes para o alvo, separações industrialmente relevantes. "