Un sorprendente número de avances tecnológicos recientes y nuevas aplicaciones de ingeniería van de la mano con el progreso en el campo de la ciencia de los materiales. El diseño y la manipulación de materiales a nanoescala es decir, del orden de las milmillonésimas de metro se ha convertidoun tema candente. En particular, las nanopartículas, que son estructuras planas 2D ultrafinas con una superficie que varía de varios micrómetros a milímetros, recientemente han atraído mucha atención debido a sus excelentes propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas. Por ejemplo, las nanopartículas orgánicas tienengran potencial como herramientas biomédicas o biotecnológicas, mientras que las nanohojas inorgánicas podrían ser útiles para el almacenamiento y la cosecha de energía.
¿Pero qué pasaría si pudiéramos pasar de una estructura de nanoescala 2D a una estructura molecular 3D de manera controlable y reversible? Los científicos del Tokyo Tech y la Universidad de Tokio han llevado a cabo un estudio sobre un proceso de conversión 2D-3D reversible, motivadospor sus aplicaciones potenciales. En su estudio, publicado en Materiales avanzados , primero se centraron en convertir las vesículas lipídicas esféricas estructuras en forma de burbuja en nanoescapas 2D a través de la acción cooperativa de dos compuestos: un péptido ácido disruptor de membrana llamado E5 y un copolímero catiónico llamado poli alilamina -injerto-dextrano o PAA-g-Dex, para abreviar. Luego intentaron revertir las nanoshojas lipídicas a su forma de vesícula 3D modificando condiciones específicas, como el pH, o usando una enzima, y descubrieron que la reacción era reversible.
Por lo tanto, a través de varios experimentos, los científicos dilucidaron los mecanismos y las interacciones moleculares que hacen posible esta conversión reversible. En medios acuosos, las bicapas lipídicas planas tienden a ser inestables porque algunas de sus colas hidrofóbicas que repelen el agua están expuestas en los bordes, lo que lleva a la formación de vesículas, que son mucho más estables. Sin embargo, el péptido E5, cuando se pliega en una estructura helicoidal con la ayuda de PAA-g-Dex, puede alterar la membrana de estas vesículas para formar nanohojas 2D.los compuestos se combinan en una estructura similar a un cinturón en los bordes de las nanocapas, en un proceso que es clave para estabilizarlos. El profesor Atsushi Maruyama, quien dirigió esta investigación, explica "En las estructuras de lámina observadas en presencia de E5 y PAA-g-Dex, el ensamblaje de E5 y el copolímero en los bordes de la lámina probablemente eviten la exposición de los bordes hidrófobos a la fase acuosa, estabilizando así las nanohojas ". Las láminas se pueden convertir nuevamente en vesículas esféricasal interrumpir la estructura en forma de cinturón.Esto se puede hacer, por ejemplo, agregando la sal de sodio de poli ácido vinilsulfónico, que altera la forma helicoidal de E5.
Los experimentos de los científicos les mostraron que la nanoestructura es muy estable, flexible y delgada; estas son propiedades que son valiosas en los estudios y aplicaciones de biomembrana. Por ejemplo, el proceso de conversión 2D-3D se puede utilizar para encapsular moléculas, comodrogas, en las vesículas convirtiéndolas en láminas y luego nuevamente en esferas ". Las vesículas lipídicas se usan tanto para estudios básicos como para aplicaciones prácticas en ciencias farmacéuticas, alimentarias y cosméticas. La capacidad de controlar la formación de nanohojas y vesículas será útilen estos campos ", concluye el profesor Maruyama. Sin lugar a dudas, mejorar nuestra capacidad para manipular el mundo nanoscópico traerá cambios macroscópicos positivos a nuestras vidas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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