Materiais intelixentes en 2D
Un novo traballo desenvolvido integramente no Centro Singular en Química Biolóxica e Materiais Moleculares da USC (CiQUS) polo investigador posdoutoral Marie Curie Nacho Insua mostra por primeira vez un novo mecanismo secuencial, no que pequenos péptidos seguen unha ensamblaxe ordenada en diferentes dimensións.
Así, nun primeiro momento os péptidos emsámblanse nunha dimensión (1D), dando lugar a tubos nanométricos que, máis tarde, forman láminas en dúas dimensións (2D). Como resultado deste proceso obtivéronse láminas xigantes (micrométricas) de espesor nanométrico, tamén coñecidas como nanoláminas. O traballo publicouse recentemente na prestixiosa revista JACS (Journal of the American Chemical Society), que o escolleu como portada.
A estrutura das moléculas esconde o libro de instrucións que contén a información sobre o seu sistema de auto-ensamblaxe; ou o que é o mesmo: o xeito no que estas deben comportarse para que, unha vez ordenadas, certas moléculas individuais dean lugar a superestruturas definidas moito máis complexas. A dobre hélice do ADN ou a membrana que envolve as nosas células son, por exemplo, dúas boas mostras de auto-ensamblaxe molecular.
As moléculas poden presentar zonas complementarias de unión, que dirixen este auto-ensamblaxe de maneira similar a como o fan as distintas formas que se aprecian entre as pezas dun quebracabezas. Trátase dun fenómeno que confire estrutura ás moléculas que articulan a vida, como as proteínas, o ADN ou os lípidos; un proceso de enorme importancia, xa que controlar a forma destas biomoléculas permitiría tamén intervir sobre a súa función biolóxica nos seres vivos. O estudo dos procesos de auto-ensamblaxe é, por tanto, crucial para chegar a comprender os principios moleculares que desencadean a vida e obter información relevante sobre importantes patoloxías neurodexenerativas, como o Parkinson ou a enfermidade de Alzheimer.
O auto-ensamblaxe molecular é un dos focos principais de investigación do grupo de Javier Montenegro no (CiQUS), que leva anos investigando o ordenamento de péptidos cíclicos para crear nanomateriais cuxa estrutura e función poidan ser controladas a vontade.
Superficies intelixentes ou novas aplicacións médicas
“Desde o punto de vista fundamental, esta é a primeira vez que se describe o auto-ensamblaxe secuencial destes péptidos en varias dimensións, o que contribúe ao desenvolvemento de novos mecanismos de auto- ensamblaxe”, explica Insua. Ademais, apunta que “o outro gran obxectivo alcanzado é a obtención dunha estrutura intelixente, capaz de cambiar a súa forma e as súas propiedades ambientais de maneira controlada, en resposta a distintos factores”.
En palabras do profesor Montenegro, “se tomamos como referencia as súas unidades constituíntes, vimos de crear un novo material biocompatible en dúas dimensións complementario ao grafeno, que posúe unha estrutura perfectamente definida de tubos nanométricos que podemos axustar”. As novas nanoláminas abren o camiño a novos métodos de tratamento e diagnóstico médico e teñen un gran potencial tecnolóxico como superficies intelixentes, xa que están dotadas da capacidade de “cicatrizar” se rompen, ou mesmo cambiar as súas propiedades en resposta a distintos estímulos (como o exceso de calor).
O grupo xa demostrara previamente a capacidade destes péptidos para formar redes tubulares similares ao esqueleto presente nas células, abrindo a porta para emular e comprender os procesos celulares de auto-ensamblaxe.