Dentro de las plantas, los microbios y otros seres vivos, las células crean rápida y continuamente redes de transporte, que mueven nutrientes y desechos. La diversidad y la estabilidad de las redes inspiraron a los científicos a diseñar un proceso que coopte máquinas de proteínas biomoleculares naturales para extruir tubos yensamblarlos en redes.
Este desarrollo podría conducir a nuevas vías para crear estructuras poliméricas complejas y robustas utilizando moléculas biológicas. Además, la explotación de máquinas biomoleculares para ensamblar continuamente redes reconfigurables puede permitir una nueva clase de materiales de autocuración. Estos materiales de autoreparación podrían conducir a más tiempocélulas solares duraderas, que reparan automáticamente los daños causados por largas exposiciones a la luz solar.
Por primera vez, las máquinas biomoleculares se han explotado para realizar trabajos mecánicos para deformar y ensamblar dinámicamente redes de polímeros complejos, lejos del equilibrio. En biología, las estructuras tubulares formadas a partir de proteínas, por ejemplo, microtúbulos, funcionan como autopistas para transportar pequeñosmoléculas. Estas complejas redes podrían usarse para crear materiales duraderos y de reparación automática. El desafío es que las versiones artificiales de estas carreteras tubulares no son muy robustas. Además, los métodos de síntesis actuales no pueden crear las diversas estructuras necesarias. Por el contrario, las célulasproducir estructuras complejas. La capacidad de la biología para dirigir la formación y la deformación de las redes para gestionar los procesos de ensamblaje inspiró a los científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia.
Los científicos utilizaron máquinas biomoleculares, específicamente motores de kinesina, para ensamblar redes compuestas de nanotubos de manera rápida y continua. Los tubos estaban hechos de copolímeros de bloque, un análogo sintético para las moléculas utilizadas por la naturaleza. Estas redes de mesoescala eran de cientos de micrómetros a decenas demilímetros de tamaño y compuestos de tubos, 30-50 nanómetros de diámetro. Sorprendentemente, la energía mecánica generada por los motores de kinesina fue suficiente para deformar las cápsulas de polímero del depósito y extraer los nanotubos.
Este trabajo mecánico también permitió el ensamblaje rápido y continuo de nanotubos unidimensionales a gran escala que pueden transportar moléculas pequeñas o nanopartículas. Agregar un lípido sintético hizo que el polímero del bloque de construcción en el depósito sea más fluido y permitió el ajuste del tamaño y la morfologíade los tubos extruidos El uso de máquinas biomoleculares para ensamblar continuamente matrices unidimensionales puede permitir una entrada fácil en una nueva clase de materiales de autocuración para la electrónica y las células solares, entre otros usos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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