Físicos da Universidade Nacional de Cingapura mostraram que um único motor molecular feito pelo homem pode exibir uma força semelhante às que ocorrem naturalmente que alimentam os músculos humanos. Seus resultados são publicados em Nanoscale .
Motores moleculares são uma classe de máquinas com dimensões em nanoescala que são agentes essenciais de movimento em organismos vivos. Eles aproveitam várias fontes de energia dentro do corpo para gerar movimento mecânico. Uma característica chave é a força gerada por um único motor durante seu movimento autopropulsado. Essa capacidade de geração de força permite que o motor molecular forneça trabalho mecânico e é uma medida de sua eficiência de conversão de energia, o que influencia seu uso em aplicações potenciais.

A medição da força gerada por motores moleculares naturais, que geralmente são feitos de proteínas, foi alcançada há duas décadas. No entanto, medições semelhantes para motores moleculares artificiais feitos de DNA (ácido desoxirribonucleico) continuam sendo um desafio. Uma colaboração de pesquisa entre o Laboratório de Motores Moleculares do Professor Associado Zhisong Wang e o Laboratório de Biofísica de Moléculas Únicas do Professor Jie Yan, ambos do Departamento de Física, NUS conseguiu detectar a força gerada por um motor molecular de DNA em movimento.

É difícil detectar as forças criadas por um único motor molecular em movimento para motores artificiais porque eles são pequenos e operam principalmente em trilhas suaves (por exemplo, DNA de fita dupla). As trilhas macias não são fixas na posição e tendem a se enrolar em uma forma circular. Isso afeta o movimento do motor artificial. A equipe de pesquisa superou essa dificuldade projetando e executando experimentos paralelos de uma única molécula que mantinham as trilhas no nível da nanoescala, ao mesmo tempo em que detectavam simultaneamente a força minúscula criada pelo motor molecular em movimento. Usando a técnica de pinças magnéticas, eles primeiro montaram um motor molecular artificial e sua trilha sob uma esfera paramagnética (ferramenta para isolamento de biomoléculas). Eles então mudaram o cordão paramagnético para um modo de detecção de força (veja a Figura).

A equipe de pesquisa aplicou com sucesso seu método a um motor molecular de DNA autônomo (previamente desenvolvido pelo laboratório do Prof. Wang). Este motor molecular bípede é capaz de "andar" consecutivamente por conta própria com um comprimento de passada de cerca de 16 nm entre cada passo, proporcionando uma saída de força máxima de cerca de 2 a 3 pN. Essa saída de força medida está em um nível próximo aos motores moleculares naturais que alimentam os músculos humanos, indicando uma conversão razoavelmente eficiente de energia química em movimento mecânico.

Prof. Wang disse, "Este estudo abre o caminho para o desenvolvimento de aplicações associadas com motores moleculares artificiais translacionais que requerem a geração de forças. Os exemplos incluem robôs moleculares e músculos artificiais biomiméticos. Separadamente, o método de molécula única estabelecido neste trabalho é aplicável à medição de força de muitos outros motores moleculares artificiais com trilhas suaves." + Explorar mais

Físicos criam motores moleculares autodirigidos que andam sobre trilhos