Materiais que se montam e se autodestruem depois que seu trabalho é concluído são altamente vantajosos para uma série de aplicações - como componentes em sistemas de armazenamento temporário de dados ou para dispositivos médicos. Por exemplo, tais materiais podem selar os vasos sanguíneos durante a cirurgia e reabri-los posteriormente. Dr. Andreas Walther, líder do grupo de pesquisa no DWI - Leibniz Institute for Interactive Materials em Aachen, desenvolveu um sistema aquoso que usa um único ponto de partida para induzir a formação de automontagem, cuja estabilidade é pré-programada com uma vida antes que a desmontagem ocorra sem qualquer sinal externo adicional - apresentando, portanto, um mecanismo de auto-regulação artificial em condições fechadas. Seus resultados são publicados como artigo de capa desta semana em Nano Letras .

Princípios de inspiração biológica para a síntese de materiais complexos são um dos principais interesses de pesquisa de Andreas Walther. Para permitir a preparação de muito pequenos, objetos elaborados, a nanotecnologia usa automontagem. Usualmente, em automontagens feitas pelo homem, interações moleculares guiam pequenos blocos de construção para agregar em arquiteturas 3D até que o equilíbrio seja alcançado. Contudo, a natureza vai um passo além e impede que certos processos atinjam o equilíbrio. A montagem concorre com a desmontagem, e ocorre a autorregulação. Por exemplo, microtúbulos, componentes do citoesqueleto, crescer continuamente, encolher e reorganizar. Assim que ficarem sem combustível biológico, eles vão desmontar.

Isso motivou Andreas Walther e sua equipe a desenvolver um aquoso, Sistema fechado, em que o equilíbrio preciso entre a reação de montagem e a ativação programada da reação de degradação controla a vida útil dos materiais. Uma única injeção inicial inicia todo o processo, o que distingue esta nova abordagem dos sistemas responsivos atuais que sempre requerem um segundo sinal para acionar a desmontagem.

A abordagem usa mudanças de pH para controlar o processo. Os cientistas pressionam o botão Iniciar adicionando uma base e um desativador dormente. Isso primeiro aumenta rapidamente o pH e os blocos de construção - copolímeros em bloco, nanopartículas ou peptídeos - em seguida, montar em uma estrutura tridimensional. Ao mesmo tempo, a mudança do pH estimula o desativador dormente. O estudante de doutorado Thomas Heuser explica:"O desativador dormente torna-se lentamente ativado e aciona um interruptor de desligamento. Mas leva um tempo antes que o interruptor de desligamento desenvolva todo o seu potencial. Dependendo da estrutura molecular do desativador, isso pode levar minutos, horas ou um dia inteiro. Até então, as nanoestruturas automontadas permanecem estáveis. "

Atualmente, uma reação hidrolítica é usada para ativar o desativador dormente. Contudo, Andreas Walther e sua equipe já estão trabalhando em versões mais sofisticadas, que incluem uma reação enzimática para iniciar lentamente o mecanismo de autodestruição.