Esta simulação mostra as camadas dos pacotes - uma camada externa preta, um vermelho, camada mutável que conecta os dois, e a camada interna vítrea em ouro. Moléculas de água azul circundam o pacote. Crédito:Lucas Antony
Seu corpo mantém seus neurônios disparando, sistema imunológico funcionando e serotonina fluindo com um pouco de engenharia inteligente:cápsulas minúsculas que distribuem moléculas de sinalização de um lugar para outro no corpo.
Uma equipe incluindo o engenheiro da Universidade de Chicago, Juan de Pablo, anunciou na semana passada na Nature Chemistry que eles criaram uma receita para imitar essas cápsulas. Seu minúsculo, pacotes sintéticos resseláveis, como bolsas Ziploc, liberar seu conteúdo na hora - neste caso, quando exposto à luz de um determinado comprimento de onda. Essa tecnologia pode ser útil para a medicina ou outras aplicações, cientistas disseram.
"Pode-se imaginar fazê-los para entregar remédios personalizados em partes específicas do corpo, ou para liberar fertilizantes ou produtos químicos de limpeza no solo, por exemplo, "disse de Pablo, o professor da família Liew no Instituto de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago.
O time, que também incluiu pesquisadores da Universidade de Massachusetts, projetou um pacote sintético oco com apenas dezenas a centenas de nanômetros de diâmetro - tão pequeno que milhares poderiam sentar-se lado a lado no ponto final desta frase. Sua pele é composta por uma camada dupla de duas longas moléculas chamadas polímeros:a casca externa é solúvel em água, enquanto a camada interna é um material vítreo que forma uma parede rígida. Os dois polímeros estão ligados por uma única molécula que responde à luz mudando sua forma.
Quando os pesquisadores iluminam o pacote, as moléculas de ligação mudam de forma, amolecendo o material vítreo que fica abaixo e permitindo que o conteúdo do pacote escorregue. Assim que a luz se apaga, o vidro se solidifica novamente e o pacote é selado novamente.
Uma imagem de microscópio eletrônico de transmissão dos pacotes; ambas as camadas da pele são visíveis. Para comparação, um nanômetro é o quanto suas unhas crescem em um segundo. Crédito:Poornima Rangadurai
Os pesquisadores imaginam aplicações como tratamentos médicos direcionados:preencher os pacotes com remédios, espere até que eles estejam circulando no corpo, em seguida, acenda uma luz sobre a parte específica do corpo e observe os pacotes liberarem o medicamento.
Ambas as partes da molécula são biocompatíveis e já utilizadas em implantes e tratamentos médicos:A parte externa é óxido de polietileno, um polímero usado em cosméticos, pasta de dente e medicamentos hoje; e o revestimento interno é ácido polilático, que pode ser derivado de amido de milho e degrada em ácido lático, um composto natural do corpo.
A colaboração está se expandindo para explorar mais moléculas que poderiam ser projetadas para reagir a diferentes gatilhos, como luz, pressão ou sinais químicos, o que poderia expandir a gama de usos potenciais.
"A surpresa foi essa percepção de que uma única camada sensível à luz, medindo menos de um nanômetro, mas apoiando-se em moléculas muito longas e compactadas em um vidro grosso, pode criar uma perturbação em todo o material, "de Pablo disse.
Uma compreensão mais profunda de tais mecanismos pode fornecer as bases para mais novos materiais com propriedades úteis. De Pablo e seus colaboradores estão usando simulações moleculares sofisticadas para decifrar esses mecanismos, ele disse.
