p (Phys.org) - Os cientistas superaram os principais obstáculos do projeto para expandir o uso potencial de nanoporos e nanotubos. A criação de nanotubos inteligentes com transporte seletivo de massa abre uma ampla gama de aplicações para purificação de água, separação química e combate a doenças. p Nanopores e sua versão enrolada, nanotubos, consistem em átomos ligados uns aos outros em um padrão hexagonal para criar uma série de aberturas ou canais em escala nanométrica. Essa estrutura cria um filtro que pode ser dimensionado para selecionar quais moléculas e íons passam para a água potável ou para uma célula. A mesma técnica de filtro pode limitar a liberação de subprodutos químicos de processos industriais.

p Sucessos na fabricação de nanotubos sintéticos de vários materiais foram relatados anteriormente, mas seu uso tem sido limitado porque se degradam na água, o tamanho dos poros dos nanotubos de carbono resistentes à água é difícil de controlar, e, mais criticamente, a incapacidade de montá-los em filtros adequados.

p Uma equipe internacional de pesquisadores, com a ajuda da Advanced Photon Source no Argonne National Laboratory, conseguiram superar esses obstáculos construindo a automontagem, nanoporos de tamanho específico. Esse novo recurso permite que eles projetem nanotubos para funções específicas e use o tamanho dos poros para bloquear seletivamente moléculas e íons específicos.

p Os cientistas usaram agrupamentos de átomos chamados macrociclos estriados que compartilham um núcleo hexaenileno etinileno planar que carrega seis cadeias laterais de amida. Por meio de um processo de automontagem celular, os macrociclos empilham cofacialmente, ou átomo no topo do átomo. Cada camada do macrociclo é mantida unida pela ligação entre os átomos de hidrogênio nas cadeias laterais da amida. Este alinhamento cria um tamanho de poro uniforme, independentemente do comprimento do nanotubo. Um ligeiro desalinhamento de até mesmo alguns macrociclos pode alterar o tamanho dos poros e comprometer muito a funcionalidade do nanotubo.

p “É o primeiro nanotubo sintético que tem um diâmetro muito uniforme, ”Disse Xiao Cheng Zeng, um dos autores seniores do estudo e professor emérito da Universidade de Nebraska-Lincoln.

p Os tamanhos dos poros podem ser ajustados para filtrar moléculas e íons de acordo com seu tamanho, alterando o tamanho do macroycle, semelhante à forma como um espaço pode ser colocado em uma aliança de casamento para torná-la mais justa. Os canais são permeáveis ​​à água, que auxilia na transmissão rápida de informações intercelulares. Os nanoporos sintéticos imitam a atividade dos canais iônicos celulares usados ​​no corpo humano. A pesquisa estabelece a base para uma série de novas tecnologias empolgantes, como novas maneiras de fornecer proteínas ou medicamentos diretamente às células para combater doenças.

p “A ideia desta pesquisa partiu do mundo biológico, de nossa esperança de imitar estruturas biológicas, e ficamos entusiasmados com os resultados, ”Disse Bing Gong, um professor da Universidade de Buffalo em Nova York, quem conduziu o estudo. “Criamos o primeiro canal de água sintético confirmado quantitativamente.”

p "Poros de subnanômetro de automontagem com propriedades incomuns de transporte de massa" aparece em 17 de julho no jornal Nature Communications .

p “Esta é a primeira demonstração de engenharia molecular para criar uma série de nanotubos de tamanho de poro uniforme que permite o transporte seletivo de íons para uma função específica, ”Disse Zhonghou Cai, um cientista com a Advanced Photon Source. Um feixe de raios-X de alta energia de uma fonte de luz, como o APS, era a única maneira de confirmar simulações de computador e testar a uniformidade do nanotubo sintetizado camada por camada. “Você não costuma trabalhar em algo tão emocionante.”