p (Phys.org) - um pouco que lembra o Terminator T-1000, um novo material criado por pesquisadores da Cornell é tão macio que pode fluir como um líquido e então, estranhamente, retornar à sua forma original. p Em vez de metal líquido, é um hidrogel, uma malha de moléculas orgânicas com muitos pequenos espaços vazios que podem absorver água como uma esponja. Ele se qualifica como um "metamaterial" com propriedades não encontradas na natureza e pode ser o primeiro metamaterial orgânico com meta-propriedades mecânicas.

p Os hidrogéis já foram considerados para uso na entrega de drogas - os espaços podem ser preenchidos com drogas que se liberam lentamente à medida que o gel se biodegrada - e como estruturas para reconstrução de tecidos. A capacidade de formar um gel na forma desejada expande ainda mais as possibilidades. Por exemplo, um gel com infusão de droga pode ser formado para caber exatamente no espaço dentro de uma ferida.

p Dan Luo, professor de engenharia biológica e ambiental, e colegas descrevem sua criação na edição de 2 de dezembro da revista Nature Nanotechnology .

p O novo hidrogel é feito de DNA sintético. Além de ser o material de que os genes são feitos, O DNA pode servir como um bloco de construção para materiais de automontagem. Cadeias simples de DNA irão travar em outras estandes simples que têm codificação complementar, como minúsculos Legos orgânicos. Ao sintetizar DNA com seções complementares cuidadosamente organizadas, a equipe de pesquisa de Luo criou anteriormente arquibancadas curtas que se ligam em formas como cruzes ou Ys, que por sua vez se unem nas extremidades para formar estruturas semelhantes a malhas para formar o primeiro hidrogel totalmente de DNA bem-sucedido. Tentando uma nova abordagem, eles misturaram DNA sintético com enzimas que fazem o DNA se auto-replicar e se estender em longas cadeias, para fazer um hidrogel sem ligações de DNA.

p "Durante este processo eles se enredam, e o emaranhamento produz uma rede 3-D, "Luo explicou. Mas o resultado não foi o que eles esperavam:o hidrogel que eles fizeram flui como um líquido, mas quando colocado na água retorna ao formato do recipiente em que foi formado.

p "Isso não foi intencional, "Luo disse.

p O exame ao microscópio eletrônico mostra que o material é composto por uma massa de minúsculos "ninhos de pássaros" esféricos de DNA emaranhado, cerca de 1 mícron (milionésimo de metro) de diâmetro, ainda mais emaranhados uns aos outros por cadeias de DNA mais longas. Ele se comporta como uma massa de elásticos colados:tem uma forma inerente, mas pode ser esticado e deformado.

p Exatamente como isso funciona "ainda está sendo investigado, "disseram os pesquisadores, mas teorizam que as forças elásticas que sustentam a forma são tão fracas que uma combinação de tensão superficial e gravidade as supera; o gel apenas afunda em uma bolha solta. Mas quando está imerso em água, a tensão superficial é quase zero - há água dentro e fora - e a flutuabilidade cancela a gravidade.

p Para demonstrar o efeito, os pesquisadores criaram hidrogéis em moldes com a forma das letras D, N e A. derramado dos moldes, os géis tornaram-se líquidos amorfos, mas na água eles se transformaram de volta nas letras. Como uma aplicação possível, a equipe criou um interruptor acionado por água. Eles fizeram um pequeno gel cilíndrico infundido com partículas de metal colocadas em um tubo isolado entre dois contatos elétricos. Na forma líquida, o gel atinge ambas as extremidades do tubo e forma um circuito. Quando a água é adicionada. o gel reverte para sua forma mais curta que não alcançará ambas as extremidades. (O experimento é feito com água destilada que não conduz eletricidade.)

p O DNA usado neste trabalho possui uma sequência aleatória, e apenas ligações cruzadas ocasionais foram observadas, Luo disse. Ao projetar o DNA para se conectar de maneiras específicas, ele espera poder ajustar as propriedades do novo hidrogel.