p Uma equipe liderada pelo Dr. Sherif El-Safty, Laboratório de Pesquisa Exploratória de Materiais para Energia e Meio Ambiente, Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS; Japão), fabricados nanotubos de sílica em gaiola de mosaico apertado (NTs) dentro de membranas de alumina anódica (AAM) como um candidato a nanofiltro promissor para separação por exclusão de tamanho de alta velocidade (dentro de alguns segundos) de macromoléculas de alta concentração. p A data, a separação de proteínas em grupos e tamanhos relativamente homogêneos tem sido muito importante em biofármacos e medicamentos. Do ponto de vista prático, os requisitos para esses aplicativos incluem fácil escalonamento, separação rápida, adequação para altos volumes de produção, e baixo custo. Tecnicamente, o projeto de membranas de filtro extremamente robustas sem formação de lacunas de ar entre os nanocanais de membrana é um desafio remanescente, como as lacunas dos poros não reduzem apenas o potencial dos sistemas de nanofiltração por exclusão de tamanho, mas também limitam a estabilidade de armazenamento de longo prazo de NTs, tornando o armazenamento difícil mesmo por um mês.

p Para controle prático de membranas de nanofiltro de mosaico, uma abordagem geral baseada em estruturas de mesocage tridimensionais (3D) densamente projetadas dentro de NTs de sílica foi adotada. Neste projeto, O revestimento multifuncional da superfície dos canais de poros do AAM facilitou a produção de sequências construídas extremamente robustas de membranas como "nanofiltros reais" sem "poros de desprendimento" (lacunas de ar) entre os nanotubos fabricados dentro do AAM. A abordagem usada pela equipe NIMS é ideal para a construção de arquiteturas tubulares estruturadas dentro de membranas com alinhamento vertical, superfícies abertas das extremidades superior-inferior, conectividade de poro multidirecional (3D), e estabilidade, que são promissores para aplicação em sistemas de nanofiltro.

p A chave para este desenvolvimento foi o fato de que o sistema de nanofiltro separa com eficiência macromoléculas, como proteínas de vários tamanhos ao longo de uma ampla, faixa ajustável de concentrações. Embora os processos convencionais exijam até 12 horas ou mais, esta técnica fornece um processo de filtração rápido que atinge a filtração em segundos, apesar do efeito de bloqueio das proteínas durante o processo de filtração.

p As propriedades intrínsecas do design NIMS (vida útil ou estabilidade de longo prazo, eficiência de separação, capacidade de reutilização) são vantagens importantes em comparação com as técnicas convencionais de nanofiltro de proteínas usadas até o momento. Essas vantagens serão fundamentais para o desenvolvimento de uma abordagem de fabricação com potencial para se tornar o método ideal para o projeto de nanofiltros para filtração e transporte molecular de várias espécies.

p Os resultados desta pesquisa demonstraram que a abordagem NIMS oferece uma ferramenta alternativa eficiente em termos de tempo e custo aos métodos atuais de análise de macromoléculas. Este desenvolvimento também oferece novos insights sobre o projeto de controle de dispositivos nas áreas de eletrônica, sensores, e outras nanotecnologias.