Os pesquisadores da McGill University imprimiram quimicamente as partículas de polímero com fitas de DNA - uma técnica que pode levar a novos materiais para aplicações que vão desde a biomedicina até o campo promissor da "robótica leve".

Em um estudo publicado em Química da Natureza , os pesquisadores descrevem um método para criar partículas de polímero assimétricas que se ligam de maneira espacialmente definida, a forma como os átomos se unem para formar moléculas.

Embora os polímeros sejam usados ​​em tudo, desde roupas e embalagens de alimentos até impressão 3D e eletrônicos, a maioria das estruturas de polímero automontadas foi limitada a formas simétricas, como formas esféricas ou cilíndricas. Recentemente, Contudo, os cientistas se concentraram na criação de estruturas poliméricas não simétricas - por exemplo, partículas de 'Janus' com duas 'faces' diferentes - e estão começando a descobrir novas aplicações interessantes para esses materiais. Um exemplo:robótica feita com soft, estruturas flexíveis que podem mudar de forma em resposta a estímulos externos.

O método descrito no Química da Natureza paper "apresenta um nível programável de organização que atualmente é difícil de atingir na química de polímeros, "diz o professor de química McGill Hanadi Sleiman, autor sênior do estudo. "Copiar quimicamente as informações contidas nas nanoestruturas de DNA oferece uma solução poderosa para o problema do tamanho, forma e controle direcional para materiais poliméricos. "

Usando gaiolas de DNA como moldes

O novo estudo baseia-se em uma técnica desenvolvida em 2013 pelo grupo de pesquisa de Sleiman para fazer "gaiolas" em nanoescala a partir de fitas de DNA, e enchê-los com cadeias de polímeros semelhantes a lipídios que se dobram juntas em uma partícula em forma de bola que pode conter cargas, como moléculas de drogas.

Para levar esse talento de nanoengenharia um passo adiante, Sleiman e seu aluno de PhD, Tuan Trinh, se uniram a colegas da Universidade de Vermont e da Texas A&M University no Qatar. Juntos, os pesquisadores desenvolveram um método para imprimir a bola de polímero com fitas de DNA dispostas em orientações predefinidas. As gaiolas podem ser desfeitas, deixando para trás partículas de polímero impressas com DNA capazes de se automontar - bem como o DNA, em si - em padrões pré-concebidos. Como as gaiolas de DNA são usadas como um 'molde' para construir a partícula de polímero, o tamanho de partícula e o número de unidades moleculares no polímero podem ser controlados com precisão, diz Sleiman, que detém a Cátedra de Pesquisa do Canadá em Nanociência de DNA.

As estruturas de polímero assimétricas podem ser usadas eventualmente em uma variedade de aplicações, dizem os pesquisadores. Um exemplo potencial:partículas de polímero com múltiplos compartimentos, com cada compartimento encapsulando uma droga diferente que poderia ser entregue usando estímulos diferentes em momentos diferentes. Outra possibilidade:membranas porosas que são assimétricas, portanto, eles direcionam as moléculas ao longo de caminhos específicos para se separarem.