Los científicos de materiales, dirigidos por un equipo del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía, diseñaron un tubo pequeño que se enrolla y se cierra con cremallera.
Estos nanotubos huecos son miles de veces más pequeños que un mechón de cabello humano y podrían ayudar con la filtración de agua, la ingeniería de tejidos y muchas otras aplicaciones.
Los tubos se inspiraron en estructuras de proteínas llamadas microtúbulos que residen en las células, según Chun-Long Chen de PNNL.
"La estructura de la célula es muy hermosa", dijo Chen, un químico de materiales que concibió y dirigió el proyecto. "Queríamos crear un sistema sintético que imitara la estructura de los microtúbulos y que fuera lo suficientemente estable para una variedad de aplicaciones técnicas"."
Chen, sus colegas de PNNL y sus colaboradores publicaron sus hallazgos esta semana en Comunicaciones de la naturaleza.
imitando microtúbulos
Los microtúbulos son pequeños tubos huecos que ayudan a mantener el ADN organizado durante la división celular y forman carreteras para transportar el contenido alrededor de la célula.
Estas vías celulares están compuestas por largas cadenas de proteínas que se unen en un tubo rígido pero hueco. Los microtúbulos tienen una estructura uniforme pero dinámica e inspiran a científicos como Chen.
El grupo de Chen espera usar pequeños tubos huecos como microtúbulos para crear un sistema robusto de filtración de agua que atrape la sal u otras moléculas dentro y permita que el agua pura escape por el otro extremo. Además, quieren monitorear cómo las células madre se adaptan a diferentesambientes estudiando cómo cambian las células mientras crecen en estos tubos.
Pero los investigadores no pueden usar los microtúbulos ellos mismos para estos proyectos. Los microtúbulos pueden ser rígidos y sensibles, pero también son susceptibles a los cambios de temperatura y microbios.
Por ejemplo, "si queremos usar microtúbulos para la filtración de agua, no querrás tener un filtro que las bacterias puedan comer", dijo Chen.
Entonces, el equipo se propuso hacer una versión sintética de microtúbulos usando moléculas similares a proteínas llamadas peptoides. Al igual que las proteínas, los peptoides están compuestos de un patrón repetitivo de bloques de construcción con ligeras variaciones, pero los peptoides son más estables.
Estos nuevos nanotubos se forman de una manera única. Primero, las pequeñas partículas peptoides se unen para formar una lámina. Luego, la lámina se cierra en un extremo y se enrolla en un tubo sin costura.
kit de herramientas nano
Para caracterizar los nanotubos, los científicos utilizaron una variedad de técnicas, incluidas algunas en Advanced Light Source y Molecular Foundry, dos instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
Chen y su equipo descubrieron que estos nanotubos son altamente adaptables. El grupo podría controlar el tamaño, diámetro, grosor y rigidez de un tubo ajustando la composición del tubo o cambiando la acidez de la solución.
Para probar la rigidez de los nanotubos, el equipo de Chen ejerció presión sobre los nanotubos individuales y midió cómo cambiaron de forma. Los tubos tienen una rigidez que cae entre el tejido biológico y las sustancias más duras como el vidrio y la mica, lo cual, dijo Chen, es ideal paralos tipos de experimentos que espera hacer
Pero Chen no quiere detenerse allí. Para él, el objetivo es crear algo que imite la naturaleza en estructura y función.
"La naturaleza nos ha ofrecido todo tipo de hermosos ejemplos", dijo. "Los peces pueden tomar agua del mar sin tener que preocuparse por las condiciones de alta sal. Si pudiéramos imitar este comportamiento construyendo membranas celulares artificiales que contienen estos nanotubos,podríamos resolver algunos de los grandes problemas que enfrenta nuestro mundo hoy "
Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía, PNNL y la Fundación Nacional de Ciencia de China.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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