Los científicos saben desde hace tiempo que la melanina, los pigmentos que dan color a la piel, el cabello y los ojos, tiene numerosas cualidades útiles, incluida la protección contra la radiación UV y los radicales libres que causan cáncer, pero también la conductancia electrónica, la adhesividad y la capacidadpara almacenar energía
Para aprovechar estas cualidades, los científicos de la Universidad de la Ciudad de Nueva York CUNY han desarrollado un nuevo enfoque para producir materiales que no solo imitan las propiedades de la melanina, sino que también proporcionan un control sin precedentes sobre la expresión de propiedades específicas del biopolímero,según un artículo publicado en la revista ciencia . El descubrimiento podría permitir el desarrollo de productos cosméticos y biomédicos.
A diferencia de otros biopolímeros, como el ADN y las proteínas, donde existe un vínculo directo entre las estructuras ordenadas de los polímeros y sus propiedades, la melanina está inherentemente desordenada, por lo que no es posible relacionar directamente la estructura con la función. Como resultado, los investigadores no han podidopara explotar completamente las propiedades de la melanina porque la síntesis de melanina basada en el laboratorio se ha visto frustrada por la dificultad de diseñar su estructura molecular desordenada.
"Aprovechamos las versiones simples de proteínas - tripéptidos, que constan de solo tres aminoácidos - para producir una gama de arquitecturas moleculares con niveles controlados de orden y desorden con precisión", dijo el investigador principal Rein V. Ulijn, director deNanoscience Initiative en el Advanced Science Research Center ASRC en el Graduate Center, CUNY. "Nos sorprendió ver que, tras la oxidación de estas estructuras peptídicas, pigmentos poliméricos con una gama de colores, desde beige claro hasta marrón oscuro-fueron formados."
La posterior caracterización en profundidad del enfoque demostró que otras propiedades, como la absorbancia UV y la morfología a nanoescala de los materiales similares a la melanina, también podrían controlarse sistemáticamente por la secuencia de aminoácidos del tripéptido.
"Descubrimos que la clave para lograr polímeros con desorden controlado es comenzar desde sistemas que tienen un orden variable incorporado", dijo Ayala Lampel, investigadora posdoctoral de ASRC y primera autora del artículo. "Primero, descubrimos cómo funciona el aminola secuencia ácida de un conjunto de tripéptidos da lugar a arquitecturas ordenadas de manera diferente. Luego, aprovechamos estas estructuras ordenadas como plantillas para la oxidación catalítica para formar pigmentos peptídicos con una gama de propiedades ".
Los hallazgos publicados en ciencia basándose en una investigación previa realizada por Ulijn, quien también es profesor de química Albert Einstein en el Hunter College y miembro de la facultad doctoral de bioquímica y química en el Centro de Graduados. Su laboratorio ahora centrará su atención en aclarar aún más las estructuras químicasesa forma y expandiendo las funcionalidades y propiedades resultantes de los diversos materiales similares a la melanina que producen. Los investigadores también están buscando la comercialización de esta nueva tecnología, que incluye posibilidades a corto plazo en cosméticos y biomedicina.
Christopher J. Bettinger, investigador de la Universidad Carnegie Mellon que se especializa en aplicaciones de melanina en almacenamiento de energía, colaboró con el equipo de ASRC en el trabajo actual. Entre los materiales descubiertos, descubrió que los polímeros bidimensionales en forma de láminas muestran una carga significativacapacidad de almacenamiento ". La expansión de los parámetros de composición de estos péptidos podría aumentar sustancialmente la utilidad de los pigmentos resultantes, y esta investigación también puede ayudarnos a comprender mejor la propiedad estructural y las funciones de las melaninas naturales", dijo Bettinger.
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Materiales proporcionado por Centro de investigación científica avanzada de CUNY . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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