p (PhysOrg.com) - Físicos, Químicos e engenheiros da Universidade da Pensilvânia demonstraram um novo método para a formação controlada de partículas fragmentadas, usando cobrado, moléculas de automontagem que podem um dia servir como veículos de entrega de drogas para combater doenças e talvez ser usadas em pequenas baterias que armazenam e liberam carga. p Os pesquisadores demonstraram que as cargas elétricas positivas dos íons de cálcio - assim como o cálcio nos dentes e nos ossos - podem formar pontes entre polímeros carregados negativamente que normalmente se repelem. Os polímeros, semelhantes aos lipídios que formam as membranas que cercam as células vivas, têm uma parte que ama a água ligada a uma parte que repele a água. Nas superfícies desses sacos de polímero do tamanho de células, os íons de cálcio criam ilhas ou manchas ricas em cálcio no topo do polímero carregado negativamente. Os íons de cobre também funcionam, e as manchas podem ser feitas para coalescer e cobrir metade da partícula. Esta estrutura polarizada é o arranjo básico necessário para configurar, por exemplo, os dois eletrodos de uma bateria microscópica. Eles também poderiam um dia ser funcionalizados em locais de encaixe para aumentar a entrega direcionada de partículas carregadas de drogas às células.

p Embora o conceito pareça simples, que cargas opostas atraem, a criação e controle de patches em uma pequena partícula tem sido um desafio. Cientistas como Dennis E. Discher, investigador principal do estudo e professor de engenharia química e biomolecular na Penn, estão projetando materiais em nanoescala porque as tecnologias futuras dependerão cada vez mais de estruturas com superfícies distintas e controladas. Médicos, por exemplo, irá melhorar as terapias médicas ao envolver os medicamentos dentro dos sacos de polímero de bioengenharia, ou criando minúsculos sensores biomédicos. A produção e o armazenamento de energia verde também exigirão estruturas com escalas que não são mais medidas em polegadas, mas por micrômetros e nanômetros.

p A colaboração envolveu professores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn, a Escola de Medicina e a Escola de Artes e Ciências, e demonstrado, mais especificamente, a ligação seletiva de ligantes catiônicos multivalentes dentro de uma mistura de anfifílicos polianiônicos e não iônicos que se co-montam em sacos irregulares chamados vesículas ou cilindros moleculares chamados micelas semelhantes a vermes. Princípios semelhantes foram explorados com lipídios no campo da biofísica de membrana porque o cálcio é a chave para muitos processos de sinalização celular. O truque é que a energia de atração de cargas opostas deve ser ajustada para encontrar um equilíbrio com o grande preço entrópico para localização em pontos. Se as atrações forem muito grandes, os íons precipitam, como adicionar muito açúcar ao chá ou café.

p Usando um pouco de ácido ou um pouco de base, as vesículas e cilindros de polímero irregular podem ser feitos com tamanhos ajustáveis, formas e espaçamentos. Os conjuntos com grandes remendos únicos são chamados de conjuntos de Janus, nomeado após o deus romano de dupla face, e as montagens geralmente duram anos porque são estruturas baseadas em polímeros.

p "O principal avanço que apresentamos neste estudo é a gama restrita de condições que são necessárias para a automontagem nessas soluções, "Disse Discher." Nós mostramos isso, além de polímeros, lipídios celulares carregados negativamente que estão envolvidos em todos os tipos de processos de sinalização celular, como movimento celular e mecânica do câncer, também pode fazer domínios ou ilhas com cálcio. "

p O trabalho é representativo da pesquisa nacional em matéria mole, materiais construídos a partir de moléculas orgânicas como lipídios, peptídeos e ácidos nucléicos. Um sistema molecular adequadamente projetado pode produzir uma ampla gama de nanoestruturas e microestruturas, emulando e estendendo o que é encontrado na natureza.

p Mais Informações: O estudo foi publicado como artigo de capa na revista Materiais da Natureza .

p Fonte:Universidade da Pensilvânia (notícias:web)