Un cubo un cuadragésimo del tamaño de un glóbulo rojo humano puede brillar cuando detecta gas inflamable. El nanocubo, diseñado por químicos de la Universidad de Tokio, es parte de un proyecto de investigación para desarrollar sistemas artificiales que imitan la cadena complejade eventos dentro de las células vivas.
El equipo de investigación ha trabajado en el proyecto de nanocubos durante más de una década. Una característica clave del nanocubo, de solo dos nanómetros en cada lado, es que se une, intentando imitar la forma en que las proteínas y el ADN se unen para vivircélulas.
imitando la vida
"La gente piensa automáticamente en los dispositivos cuando hablamos de sensores. Pero hay muchos ejemplos de sensores naturales en el cuerpo", dijo el profesor Shuichi Hiraoka, investigador principal del proyecto del Departamento de Ciencias Básicas de la Universidad de Tokio.
La cadena básica de eventos en una célula para detectar e informar alguna señal tiene tres pasos: 1 Un receptor detecta la molécula objetivo, 2 el receptor envía una señal al reportero y 3 el reportero transmite la señal a otra parte delcélula.
El nanocubo brillante simplifica el sistema porque es tanto el receptor el interior del cubo como el reportero el brillo.
"De esta manera, evitamos el problema de transferir información del receptor al reportero", explicó Hiraoka.
Los sensores de nanocubos envuelven completamente las moléculas que contienen, lo que significa que podrían ser especialmente útiles para distinguir entre moléculas que tienen forma de cadenas simples de diferentes longitudes alcanos sin grupos funcionales únicos.
brillando con gas
El último análisis revela que los nanocubos brillan en azul bajo la luz ultravioleta UV cuando se llenan con gas licuado de petróleo GLP, un tipo de gas inflamable.
El químico del que está hecho el cubo es un polvo blanco cuando está seco, pero cuando se mezcla en agua, seis moléculas con forma de engranaje o copo de nieve se conectan automáticamente para formar los cubos. El brillo natural o fluorescencia de los nanocubos es unequilibrio de dos características físicas competitivas de esas moléculas: el brillo está limitado cuando las moléculas se apilan como panqueques, pero se mejora cuando las moléculas se bloquean en su lugar y se estiran ligeramente unas de otras.
Tres moléculas se unen en cada esquina del cubo, por lo que sus bordes se "apilan" juntos, lo que limita el brillo. Cuando el cubo se llena de gas, las esquinas se hinchan ligeramente y ese estiramiento mejora el brillo.
detectores de gas Nanocube
Los investigadores construyeron un detector de gas simple y barato usando solo los nanocubos, una luz UV común y un detector de luz fluorescente.
Los nanocubos son tan sensibles como cualquier detector de gas actual, lo que significa que pueden detectar cantidades muy bajas de GLP.
Sin embargo, los nanocubos son increíblemente específicos para el GLP. No detectan otros tipos similares de gas inflamable, como el metano gas natural o el dióxido de carbono CO2. Esta especificidad probablemente se produce porque exactamente tres moléculas de GLP tienen una ranura similar.bloques en el juego Tetris para un ajuste perfecto dentro del nanocubo.
Los detectores de gas comunes no tienen esta especificidad y emitirán una alarma para cualquier tipo de gas peligroso.
"El hecho de que los sensores comunes no puedan distinguir estos gases similares no es realmente un problema, porque todos son peligrosos para nosotros", dijo Hiraoka.
En lugar de diseñar un nuevo detector de gases, el verdadero objetivo de los investigadores es imitar la compleja cadena de eventos para detectar e informar señales en las células vivas.
Los investigadores están planeando proyectos adicionales para alterar los bloques de construcción de los nanocubos para que los cubos puedan detectar diferentes moléculas e informar diferentes señales.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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