De plásticos a roupas e DNA, os polímeros estão por toda parte. Os polímeros são materiais altamente versáteis que são feitos de longas cadeias de unidades repetidas chamadas monômeros. Polímeros contendo complexos metálicos em suas cadeias laterais têm um enorme potencial como materiais híbridos em uma variedade de campos. Esse potencial só aumenta com a inclusão de múltiplas espécies metálicas nos polímeros. Mas os métodos convencionais de fabricação de polímeros com complexos metálicos não são apropriados para a construção de polímeros multimetálicos, porque controlar a composição das espécies metálicas no polímero resultante é complexo.
Recentemente, uma equipe de pesquisa, liderada pelo professor assistente Shigehito Osawa e pelo professor Hidenori Otsuka da Tokyo University of Science, propôs um novo método de polimerização que pode superar essa limitação. Dr. Osawa explica, "O método usual de preparar tais complexos é projetar um polímero com ligantes ('backbones' moleculares que unem outras espécies químicas) e então adicionar as espécies metálicas para formar complexos nele. afinidade de ligação ao ligante, o que dificulta o controle da estrutura resultante. Ao considerar monômeros polimerizáveis ​​com complexos de diferentes espécies metálicas, podemos controlar efetivamente a composição do copolímero resultante."

O estudo foi disponibilizado on-line em 1º de abril de 2022 e publicado no Volume 58, Edição 34 de Chemical Communications em 30 de abril de 2022.

Quando os monômeros que compõem um polímero são eles próprios polímeros, o polímero é chamado de copolímero. Para o estudo, os cientistas projetaram um monômero de acrilato de dipicolilamina (DPAAc). O DPA foi escolhido por ser um excelente ligante metálico e tem sido utilizado em diversas aplicações bioquímicas. Eles então polimerizaram DPAAc com zinco (Zn) e platina (Pt) para formar duas cadeias poliméricas com complexos metálicos – DPAZn(II)Ac e DPAPt(II)Ac. Eles então copolimerizaram os dois monômeros. Eles descobriram que podiam não apenas criar com sucesso um copolímero, mas também controlar sua composição metálica variando a composição de alimentação dos monômeros.

Em seguida, eles aplicaram esse copolímero como um bloco de construção para fabricar nanopartículas usando o ácido plasmídeo desoxirribonucleico (DNA) como modelo. O DNA plasmídico foi escolhido como molde porque os dois monômeros constituintes são conhecidos por se ligarem a ele. A formação dos complexos poliméricos de nanopartículas resultantes com DNA (poliplexos) foi confirmada usando microscopia eletrônica de tunelamento de alta resolução e espectroscopia de raios-X de dispersão de energia.

Essa técnica - agora uma tecnologia com patente pendente - pode ser estendida a um novo método de fabricação de nanomateriais intermetálicos. "Os nanomateriais catalíticos intermetálicos são conhecidos por terem vantagens significativas sobre os nanomateriais que contêm apenas uma única espécie metálica", diz o Dr. Osawa.

Os poliplexos formados no estudo são moléculas de ligação ao DNA, o que indica que eles podem ser usados ​​para desenvolver drogas anticancerígenas e portadores de genes. O método de fabricação proposto também levará a avanços na catálise que se afastam de metais preciosos como a platina. "Esses copolímeros multimetálicos podem servir como blocos de construção para futuros complexos de metais macromoleculares de muitas variedades", conclui o Dr. Osawa. + Explorar mais

Controlando o comprimento de polímeros supramoleculares