Estruturas aninhadas são comumente encontradas em toda a natureza e arte, sejam na forma de anéis de árvores, Bonecas russas, ou a famosa pintura abstrata de 1913 de Wassily Kandinsky Estudo de cores:quadrados com círculos concêntricos. Agora em um novo estudo, químicos construíram supramoléculas aninhadas gigantes ou "círculos de Kandinsky supramoleculares, "alguns dos quais são mais de 30, 000 vezes mais pesado do que um átomo de hidrogênio. Os cientistas demonstram que essas supramoléculas são altamente tóxicas para resistentes à meticilina Staphylococcus aureus (MRSA), potencialmente fornecendo um novo método para combater esses patógenos mortais.

Os pesquisadores, Heng Wang, Xiamin Qian, e seus co-autores em universidades na China e nos EUA, publicaram um artigo sobre os círculos supramoleculares de Kandinsky antimicrobianos em uma edição recente da Nature Communications.

"Biomateriais baseados em círculos de Kandinsky supramoleculares abrem um novo caminho para o desenvolvimento de uma nova geração de antibióticos com novos mecanismos por meio da formação de canais transmembrana sem precedentes com tamanho de poro distinto, "disse o co-autor Xiaopeng Li da Universidade do Sul da Flórida Phys.org .

Embora sejam chamados de círculos de Kandinsky supramoleculares, as supramoléculas são compostas de hexágonos aninhados em vez de círculos, dando-lhes a aparência de teias de aranha moleculares. A construção de estruturas supramoleculares aninhadas tem sido um desafio formidável, que os pesquisadores aqui abordam usando a automontagem orientada por coordenação. Neste método, as supramoléculas são compostas de complexos de coordenação, que consiste em um íon de metal central rodeado por ligantes orgânicos que se ramificam para permitir a formação de várias camadas 2-D de hexágonos aninhados.

Ao observar essas estruturas supramoleculares com várias tecnologias de imagem, os pesquisadores descobriram que eles têm uma forte tendência de se enrolar em nanoestruturas tubulares. Em parte por esse motivo, junto com os resultados de pesquisas anteriores, os cientistas suspeitaram que as novas supramoléculas podem ter propriedades antimicrobianas. Eles testaram as supramoléculas em dois tipos de bactérias, MRSA e E. coli , e descobriram que as supramoléculas eram altamente tóxicas para MRSA, mas incapazes de inibir E. coli . Provavelmente, isso se deve à diferença nas paredes celulares: E. coli , que é Gram-negativo, tem uma membrana interna e outra externa, enquanto MRSA, que é Gram-positivo, tem apenas uma membrana interna e, portanto, é mais suscetível às supramoléculas.

Experimentos mostraram que o mecanismo antibacteriano das supramoléculas surge da estrutura do hexágono aninhado, que se enrola em um tubo, penetra na membrana interna, e fornece um canal através do qual o citoplasma da célula bacteriana vaza. Depois de algumas horas, o vazamento do conteúdo citoplasmático resulta em morte celular. Por outro lado, as supramoléculas exibem toxicidade insignificante para os glóbulos vermelhos, que os pesquisadores atribuem a uma atração eletrostática mais fraca entre as superfícies das supramoléculas e essas células, em comparação com a superfície das supramoléculas e das bactérias.

No futuro, os círculos supramoleculares de Kandinsky podem fornecer uma nova estratégia defensiva contra MRSA, com vantagens potenciais que podem incluir a prevenção de bactérias de desenvolver resistência aos antibióticos, bem como reduzir a toxicidade para as células humanas. Isso ocorre porque as supramoléculas têm baixas concentrações inibitórias mínimas (CIMs), o que significa que menos é necessário para inibir o crescimento bacteriano, em comparação com alguns outros agentes antimicrobianos. Uma possibilidade é combinar as supramoléculas com os antibióticos existentes para obter essas vantagens. Antes de, os pesquisadores planejam fazer mais melhorias nas supramoléculas.

"Vamos aumentar a solubilidade em água dos círculos de Kandinsky para aumentar ainda mais sua atividade antibacteriana, "Li disse.

© 2018 Phys.org