Questa simulazione mostra gli strati dei pacchetti:uno strato esterno nero, un rosso, strato mutevole che collega i due, e lo strato interno vitreo in oro. Le molecole di acqua blu circondano il pacchetto. Credito:Lucas Antony
Il tuo corpo mantiene attivi i suoi neuroni, sistema immunitario che funziona e serotonina che scorre con un po' di ingegneria intelligente:minuscole capsule che trasportano molecole di segnalazione da un posto all'altro nel corpo.
Un team che include l'ingegnere dell'Università di Chicago Juan de Pablo ha annunciato la scorsa settimana su Nature Chemistry di aver creato una ricetta per imitare queste capsule. Il loro piccolo, buste sintetiche richiudibili, come borse Ziploc, rilasciare il loro contenuto al momento giusto, in questo caso, quando esposto alla luce di una particolare lunghezza d'onda. Tale tecnologia potrebbe essere utile per la medicina o altre applicazioni, hanno detto gli scienziati.
"Si potrebbe immaginare di farli per fornire medicine personalizzate a parti specifiche del corpo, o per rilasciare fertilizzanti o prodotti chimici di pulizia nel terreno, Per esempio, " disse de Pablo, il Liew Family Professor presso l'Institute for Molecular Engineering dell'Università di Chicago.
Il gruppo, che comprendeva anche ricercatori dell'Università del Massachusetts, ha progettato un pacchetto sintetico cavo che è solo da decine a centinaia di nanometri di diametro, così piccolo che migliaia di persone potrebbero sedersi fianco a fianco nel periodo alla fine di questa frase. La sua pelle è costituita da un doppio strato di due lunghe molecole chiamate polimeri:la scorza esterna è solubile in acqua, mentre lo strato interno è un materiale vetroso che forma una parete rigida. I due polimeri sono legati da un'unica molecola che risponde alla luce cambiando forma.
Quando i ricercatori fanno luce sul pacchetto, le molecole di collegamento cambiano forma, ammorbidire il materiale vetroso che si trova sotto e lasciare che il contenuto del pacchetto scivoli fuori. Una volta spenta la luce, il vetro si solidifica nuovamente e la confezione viene richiusa.
Un'immagine al microscopio elettronico a trasmissione dei pacchetti; entrambi gli strati della pelle sono visibili. Per confronto, un nanometro è circa quanto crescono le tue unghie in un secondo. Attestazione:Poornima Rangadurai
I ricercatori immaginano applicazioni come trattamenti medici mirati:riempire i pacchetti di medicinali, aspetta finché non circolano nel corpo, quindi illuminare una parte specifica del corpo e guardare i pacchetti rilasciare la medicina.
Entrambe le parti della molecola sono biocompatibili e già utilizzate negli impianti e nei trattamenti medici:l'esterno è ossido di polietilene, un polimero utilizzato nei cosmetici, dentifricio e farmaci oggi; e il rivestimento interno è acido polilattico, che può essere derivato dall'amido di mais e degrada in acido lattico, un composto naturale nel corpo.
La collaborazione si sta espandendo per esplorare più molecole che potrebbero essere progettate per reagire a diversi trigger, come la luce, pressione o segnali chimici, che potrebbe ampliare la gamma di potenziali utilizzi.
"La sorpresa è stata questa intuizione che un singolo strato fotosensibile, misurando meno di un nanometro ma giacendo sopra molecole altrimenti molto lunghe strettamente impacchettate su un vetro spesso, può creare una perturbazione nell'intero materiale, " ha detto de Pablo.
Una comprensione più profonda di tali meccanismi potrebbe fornire le basi per nuovi materiali con proprietà utili. De Pablo e i suoi collaboratori stanno usando sofisticate simulazioni molecolari per decifrare quei meccanismi, Egli ha detto.
