p (PhysOrg.com) - Cientistas do Berkeley Lab criaram "papel molecular, "o maior cristal de polímero bidimensional auto-montado em água até hoje. Este material em folha inteiramente novo é feito de peptóides, polímeros projetados que podem flexionar e dobrar como proteínas, mantendo a robustez dos materiais sintéticos. p Bidimensional, Nanoestruturas "semelhantes a folhas" são comumente empregadas em sistemas biológicos, como membranas celulares, e suas propriedades únicas inspiraram interesse em materiais como o grafeno. Agora, Os cientistas do Berkeley Lab fizeram o maior cristal de polímero bidimensional auto-montado em água até hoje. Este material inteiramente novo reflete a complexidade estrutural dos sistemas biológicos com a arquitetura durável necessária para membranas ou integração em dispositivos funcionais.

p Estas folhas de automontagem são feitas de peptoides, polímeros projetados que podem se flexionar e se dobrar como proteínas, mantendo a robustez dos materiais feitos pelo homem. Cada folha tem apenas duas moléculas de espessura, mas centenas de micrômetros quadrados de área - semelhante a um "papel molecular" grande o suficiente para ser visível a olho nu. O que mais, ao contrário de um polímero típico, cada bloco de construção em uma nanofolha peptoide é codificado com "ordens de marcha" estruturais - sugerindo que suas propriedades podem ser precisamente adaptadas para um aplicativo. Por exemplo, essas nanofolhas podem ser usadas para controlar o fluxo de moléculas, ou servir como uma plataforma para detecção química e biológica.

p Essas imagens de microscópio de fluorescência mostram nanofolhas de peptóide flutuantes em líquido. Cada folha de peptóide tem apenas duas moléculas de espessura, mas até centenas de micrômetros quadrados de área - um "papel molecular" grande o suficiente para ser visível a olho nu.

p “Nossas descobertas preenchem a lacuna entre os biopolímeros naturais e seus equivalentes sintéticos, que é um problema fundamental na nanociência, ”Disse Ronald Zuckermann, Diretor da Instalação de Nanoestruturas Biológicas da Fundição Molecular. “Agora podemos traduzir informações de sequência fundamental de proteínas para um polímero não natural, que resulta em um nanomaterial sintético robusto com uma estrutura definida atomicamente. ”

p Os blocos de construção para polímeros peptoides são baratos, prontamente disponíveis e geram um alto rendimento do produto, proporcionando uma grande vantagem sobre outras técnicas de síntese. Zuckermann, instrumental no desenvolvimento das capacidades únicas de síntese robótica da Foundry, trabalhou com sua equipe de co-autores para formar bibliotecas de materiais peptóides. Depois de selecionar muitos candidatos, a equipe descobriu a combinação única de blocos de construção de polímero que formaram espontaneamente nanofolhas peptóides na água.

p Zuckermann e o co-autor Christian Kisielowski chegaram a outro primeiro ao usar o microscópio TEAM 0,5 no Centro Nacional de Microscopia Eletrônica (NCEM) para observar cadeias de polímeros individuais dentro do material peptóide, confirmando a ordem precisa dessas cadeias em folhas e sua estabilidade sem precedentes ao serem bombardeadas com elétrons durante a geração de imagens.

p “O design inspirado na natureza, polímeros funcionais que podem ser montados em membranas de grandes dimensões laterais marcam um novo capítulo para a síntese de materiais com impacto direto nas iniciativas estrategicamente relevantes do Berkeley Lab, como o projeto Helios ou Carbon Cycle 2.0, ”Disse Kisielowski do NCEM. “As possibilidades científicas que vêm com essa conquista desafiam nossa imaginação, e também ajudará a mover a microscopia eletrônica em direção à imagem direta de materiais moles. ”

p “Este novo material é um exemplo notável de biomimética molecular em muitos níveis, e sem dúvida levará a muitas aplicações na fabricação de dispositivos, síntese e imagem em nanoescala, ”Zuckermann acrescentou.

p Esta pesquisa é relatada em um artigo intitulado, “Cristais bidimensionais ultrafinos de flutuação livre de polímeros peptóides específicos de sequência, ”Aparecendo no jornal Materiais da Natureza .