A volte le migliori scoperte arrivano per caso. Un team di ricercatori della Washington University di St. Louis, guidato da Srikanth Singamaneni, dottorato di ricerca, assistente professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali, ha scoperto inaspettatamente il meccanismo con cui minuscole singole molecole crescono spontaneamente in microtubi lunghi un centimetro lasciando un piatto per un diverso esperimento nel frigorifero.
Una volta Singamaneni e il suo gruppo di ricerca, compreso Abdennour Abbas, dottorato di ricerca, un ex ricercatore post-dottorato presso la Washington University, Andrew Brimer, una laurea specialistica in ingegneria meccanica, e Limei Tian, uno studente del quarto anno, visto che queste molecole erano diventate microtubi, hanno cercato di scoprire come.
Fare così, hanno trascorso circa sei mesi a studiare il processo a varie scale di lunghezza (da nano a micro) utilizzando varie tecniche di microscopia e spettroscopia.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Piccolo .
"Ciò che abbiamo dimostrato è che possiamo effettivamente osservare l'autoassemblaggio di piccole molecole su più scale di lunghezza, e per la prima volta, cucito queste scale di lunghezza per mostrare l'immagine completa, Singamaneni afferma:"Questa auto-organizzazione gerarchica dei mattoni molecolari non ha precedenti poiché è iniziata da un singolo cristallo molecolare ed è guidata dalla dinamica vescicolare nell'acqua".
Autoassemblaggio, un processo in cui un insieme disordinato di componenti si dispone in una struttura ordinata, è di crescente interesse come nuovo paradigma nella creazione di strutture su micro e nanoscala e sistemi e sottosistemi funzionali. Si prevede che questo nuovo approccio alla realizzazione di nano e microstrutture e dispositivi avrà numerose applicazioni in elettronica, ottica e applicazioni biomediche.
Il team ha utilizzato piccole molecole p-amminotiofenolo (p-ATP) o p-amminofenil disolfuro aggiunti all'acqua con una piccola quantità di etanolo. Le molecole si sono prima assemblate in nanovescicole, poi in microvescicole e infine in microtubuli lunghi un centimetro. Le vescicole si attaccano alla superficie del tubo, camminare lungo la superficie e attaccarsi, facendo sì che il tubo diventi più lungo e più largo. L'intero processo richiede pochi secondi, con un tasso di crescita di 20 micron al secondo.
"Anche se è stato emozionante osservare l'autoassemblaggio di queste molecole, siamo ancora più entusiasti delle implicazioni dell'autoassemblaggio di molecole così piccole, " dice Singamaneni. "Questo meccanismo può essere utilizzato per caricare le vescicole con le macromolecole desiderate, come proteine, anticorpi o antibiotici, Per esempio, e costruire microtubi con una funzione biologica."
Singamaneni afferma che il suo team di ricerca ha collaborato con ricercatori di Singapore esperti in cristalli molecolari, così come con i colleghi del Dipartimento di Chimica.
"Speriamo che una volta che potremo co-assemblare alcune nanostrutture funzionali insieme a queste piccole molecole, quindi questi assemblaggi molecolari possono avere applicazioni in sensori biologici e sensori chimici, " dice Singamaneni.
