p Químicos da Carnegie Mellon University demonstraram que nanopartículas sintéticas podem atingir o mesmo nível de complexidade estrutural, hierarquia e precisão como suas contrapartes naturais - biomoléculas. O estudo, publicado em Ciência , também revela os mecanismos de nível atômico por trás da automontagem de nanopartículas. p As descobertas do laboratório do professor de química Rongchao Jin fornecem aos pesquisadores uma janela importante sobre como as nanopartículas se formam, e ajudará a orientar a construção de nanopartículas, incluindo aqueles que podem ser usados ​​na fabricação de chips de computador, criação de novos materiais, e desenvolvimento de novos medicamentos e dispositivos de distribuição de medicamentos.

p "A maioria das pessoas pensa que as nanopartículas são coisas simples, porque eles são tão pequenos. Mas quando olhamos para as nanopartículas no nível atômico, descobrimos que eles estão cheios de maravilhas, "disse Jin.

p As nanopartículas têm normalmente entre 1 e 100 nanômetros de tamanho. As partículas na extremidade maior da nanoescala são mais difíceis de criar com precisão. Jin está na vanguarda da criação de nanopartículas de ouro precisas há uma década, primeiro estabelecendo a estrutura de um nanocluster de Au25 ultrapequeno e, em seguida, trabalhando em outros cada vez maiores. Em 2015, seu laboratório usou cristalografia de raios-X para estabelecer a estrutura de uma nanopartícula de Au133 e descobriu que ela continha complexo, padrões auto-organizados que refletem padrões encontrados na natureza.

p No estudo atual, eles procuraram descobrir os mecanismos que causaram a formação desses padrões. Os pesquisadores, liderado pelo estudante de graduação Chenjie Zeng, estabeleceu a estrutura de Au246, uma das maiores e mais complexas nanopartículas já criadas pelos cientistas e a maior nanopartícula de ouro a ter sua estrutura determinada por cristalografia de raios-X. Au246 revelou-se um candidato ideal para decifrar as regras complexas de automontagem porque contém um número ideal de átomos e ligantes de superfície e tem aproximadamente o mesmo tamanho e peso que uma molécula de proteína.

p A análise da estrutura do Au246 revelou que as partículas tinham muito mais em comum com as biomoléculas do que o tamanho. Eles descobriram que os ligantes nas nanopartículas se auto-organizam em padrões rotacionais e paralelos que são surpreendentemente semelhantes aos padrões encontrados na estrutura secundária das proteínas. Isso pode indicar que nanopartículas desse tamanho podem interagir facilmente com sistemas biológicos, proporcionando novos caminhos para a descoberta de medicamentos.

p Os pesquisadores também descobriram que as partículas de Au246 se formam seguindo duas regras. Primeiro, eles maximizam as interações entre os átomos, um mecanismo que foi teorizado, mas ainda não visto. Em segundo lugar, as nanopartículas correspondem a padrões de superfície simétricos, um mecanismo que não havia sido considerado anteriormente. A correspondência, que é semelhante a peças de quebra-cabeça se juntando, mostra que os componentes da partícula podem se reconhecer por seus padrões e se montar espontaneamente na estrutura altamente ordenada de uma nanopartícula.

p "A automontagem é uma forma importante de construção no nanomundo. Compreender as regras da automontagem é fundamental para projetar e construir nanopartículas complexas com uma ampla gama de funcionalidades, "disse Zeng, o principal autor do estudo.

p Em estudos futuros, Jin espera levar os limites de cristalização das nanopartículas ainda mais longe, para partículas cada vez maiores. Ele também planeja explorar o poder eletrônico e catalítico das partículas.