Próxima generación: Nanotubos respiratorios
El dispositivo: Han llegado los nanotubos autoensamblados flexibles. Investigadores de la Universidad Nacional de Seúl utilizaron macromoléculas engarzadas que son hidrofóbicas por un lado e hidrofílicas por el otro para crear anillos que, en solución acuosa, se apilan por sí mismos, creando nanotúbulos que se expanden y contraen en respuesta a los cambios de temperatura. Publicaron su técnica hoy (20 de septiembre) en Science.
Aunque las moléculas encajan fácilmente, no están conectadas por enlaces covalentes, «lo que dota a los anillos de flexibilidad». diámetro a través del movimiento de deslizamiento entre las moléculas,” explicó el autor principal Myongsoo Lee en un correo electrónico. Lee y su equipo podrían provocar este comportamiento ajustando la temperatura, lo que hace que los interiores de los nanotúbulos fluctúen en tamaño entre 3 y 4 nanómetros. Los nanotubos se expandieron a medida que bajaban las temperaturas y se contraían a medida que su entorno se calentaba, creando una respuesta dependiente de la temperatura “similar a un vaso sanguíneo pulsante” explicó Lee.
La naturaleza hueca de los nanotúbulos también tiene potencial…
Para probar cómo sus nanotubos interactuaban con las partículas internas, Lee y su equipo sembraron el sistema con luz. -moléculas de fullereno sensibles, que se han utilizado en aplicaciones que van desde la terapia contra el cáncer (sensibilizar las células cancerosas al daño inducido por la luz) hasta capturar la energía del sol en las células solares. Los fullerenos se absorben durante el autoensamblaje de los nanotúbulos debido a su naturaleza hidrofóbica. Lee y sus colegas demostraron que los fullerenos se concentraron más densamente en los túbulos contraídos que en los que estaban expandidos. La contracción adicional de los nanotubos provocó que expulsaran algunos de los fullerenos.
Novedades: Los túbulos anteriores se ensamblan a través de enlaces covalentes o de hidrógeno, explicó Lee, lo que les da a los túbulos muy poca flexibilidad. Para superar esta limitación, dijo Lee, fabricamos anillos hexaméricos utilizando 6 moléculas con forma doblada como bloques de construcción cíclicos, lo que permite flexibilidad a través de movimientos deslizantes simples entre moléculas adyacentes.
Además, no es una tarea fácil. para ensamblar moléculas en una nanoestructura realmente bien definida, explicó en un correo electrónico Ling Zang, profesor de nanotecnología en la Universidad de Utah que no participó en el trabajo. Pero Lee y su equipo pudieron usar las atracciones entre los anillos aromáticos en sus macromoléculas para crear las estructuras deseadas. El grupo ahora ha ideado un diseño molecular inteligente y un procesamiento de ensamblaje dinámico altamente controlado, dijo Zang.
Importancia: Estos nanotubos flexibles tienen potencial para actuar como plantillas para otras nanoestructuras. , dijo Lee. Muchas aplicaciones de la nanotecnología están diseñadas para aprovechar las propiedades eléctricas o magnéticas de las nanopartículas, como en las células solares que dependen de una cascada de electrones para transferir la energía solar a los electrodos de la batería. Pero para organizarse correctamente, tales partículas necesitan plantillas, explicó Lee.
Tener plantillas flexibles también podría permitir a los investigadores alterar las propiedades de las nanoestructuras. Por ejemplo, los nanotubos contraídos contienen nanopartículas estrechamente empaquetadas, formando un material altamente conductor, pero la expansión de los nanotúbulos hace que las partículas se separen, lo que reduce su conductividad. En este sentido, nuestros túbulos proporcionan un cambio entre el conductor o el cable magnético y el aislante activado por estímulos externos, dijo Lee.
Necesita mejorar: Hasta ahora, el grupo de Lees solo ha investigado cómo interactúan los fullerenos con sus nanotúbulos, pero los investigadores están comenzando a examinar una variedad de diferentes nanopartículas e incluso proteínas para comprender cómo cambian entre estados empaquetados y sueltos. Los nanotubos utilizados para administrar medicamentos deben poder liberarlos en las células objetivo, y los autores de un artículo de perspectiva adjunto en Science especulan que la expansión y contracción de los túbulos podría actuar como una bomba para mover materiales a través de el tubo.
Además, los nanotubos en sí tienen potencial de modificación para permitir su uso en futuras aplicaciones, dijo Zang. Aunque las propiedades conductoras de los nanotubos actuales de Lee no se han probado, Zang espera que, si se modifican adecuadamente, podrían actuar como polímeros conductores, interactuando con sus fullerenos internos para permitir el transporte de electrones para una nueva generación de células solares orgánicas.
Z. Huang et al., Los túbulos pulsantes forman macrociclos no covalentes, Science, 337:1521-1526, 2012.
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