Às vezes, as melhores descobertas acontecem por acaso. Uma equipe de pesquisadores da Washington University em St. Louis, liderado por Srikanth Singamaneni, PhD, professor assistente de engenharia mecânica e ciência dos materiais, descobriram inesperadamente o mecanismo pelo qual pequenas moléculas individuais crescem espontaneamente em microtubos de um centímetro de comprimento, deixando um prato para um experimento diferente na geladeira.
Outrora Singamaneni e sua equipe de pesquisa, incluindo Abdennour Abbas, PhD, um ex-pesquisador de pós-doutorado na Washington University, Andrew Brimer, um graduado sênior com especialização em engenharia mecânica, e Limei Tian, um estudante de graduação do quarto ano, vi que essas moléculas se tornaram microtubos, eles decidiram descobrir como.
Para fazer isso, eles passaram cerca de seis meses investigando o processo em várias escalas de comprimento (nano a micro) usando várias técnicas de microscopia e espectroscopia.
Os resultados foram publicados na revista Pequena .
"O que mostramos foi que podemos realmente assistir a automontagem de pequenas moléculas em várias escalas de comprimento, e pela primeira vez, costurou essas escalas de comprimento para mostrar a imagem completa, "Singamaneni diz." Esta auto-organização hierárquica de blocos de construção molecular não tem precedentes, uma vez que é iniciada a partir de um único cristal molecular e é impulsionada pela dinâmica vesiclular na água. "
Auto-montagem, um processo no qual uma coleção desordenada de componentes se organizam em uma estrutura ordenada, tem um interesse crescente como um novo paradigma na criação de estruturas em micro e nanoescala e sistemas e subsistemas funcionais. Espera-se que esta nova abordagem de fazer nano e microestruturas e dispositivos tenha inúmeras aplicações em eletrônica, óptica e aplicações biomédicas.
A equipe usou pequenas moléculas de p-aminotiofenol (p-ATP) ou dissulfeto de p-aminofenila adicionado à água com uma pequena quantidade de etanol. As moléculas primeiro se reuniram em nanovesículas, depois em microvesículas e, por fim, em microtúbulos com centímetros de comprimento. As vesículas aderem à superfície do tubo, caminhar ao longo da superfície e se prender, fazendo com que o tubo fique mais longo e mais largo. Todo o processo leva apenas alguns segundos, com a taxa de crescimento de 20 mícrons por segundo.
"Embora tenha sido emocionante assistir a automontagem dessas moléculas, estamos ainda mais entusiasmados com as implicações da automontagem dessas pequenas moléculas, "Diz Singamaneni." Este mecanismo pode ser usado para carregar as vesículas com as macromoléculas desejadas, como proteínas, anticorpos ou antibióticos, por exemplo, e construir microtubos com função biológica. "
Singamaneni diz que sua equipe de pesquisa colaborou com pesquisadores em Cingapura que são especialistas em cristais moleculares, bem como com colegas do Departamento de Química.
"Esperamos que, uma vez que possamos co-montar algumas nanoestruturas funcionais junto com essas pequenas moléculas, então, esses conjuntos moleculares podem ter aplicações em sensores biológicos e sensores químicos, "Singamaneni diz.
