Madrid. Científicos del Instituto Tecnológico de Masachussets logran que pequeñas moléculas que se ensamblan espontáneamente en el agua en forma de nanocintas más fuertes que el acero conserven su estructura en estado seco.
En las últimas dos décadas, científicos e ingenieros han seguido el ejemplo de la naturaleza, diseñando moléculas que se ensamblan en el agua, con el fin de crear nanoestructuras, principalmente para aplicaciones biomédicas como la administración de fármacos o la ingeniería de tejidos.
“Estos materiales, basados en moléculas pequeñas, tienden a degradarse con bastante rapidez”, explica Julia Ortony, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del instituto, “y también son químicamente inestables.
“Toda la estructura se desmorona cuando eliminan el agua, especialmente cuando se aplica cualquier fuerza externa”, asegura. El nuevo material de diseño se basa en una membrana celular. La parte exterior es “hidrofílica”, es decir, “le gusta estar en el agua y la interior es “hidrofóbica”, la evita. Esta configuración, comenta, “proporciona una fuerza impulsora para el autoensamblaje”, ya que las moléculas se orientan para minimizar las interacciones entre las regiones hidrófobas y el líquido; en consecuencia adquieren forma a nanoescala.
La forma, en este caso, la confiere el agua y, por lo general, toda la estructura colapsaría al secarse. Sin embargo, Ortony y sus colegas idearon un plan para evitar que esto suceda. Cuando las moléculas están débilmente unidas, se mueven rápidamente, de forma análoga a un fluido; a medida que aumenta la fuerza de las fuerzas intermoleculares, el movimiento se ralentiza y ellas adoptan un estado sólido. La idea, explica, “es ralentizar el movimiento molecular a través de pequeñas modificaciones en las moléculas individuales, lo que puede conducir a un cambio colectivo, y con suerte dramático, en las propiedades de la nanoestructura”.
Una forma de ralentizar las moléculas, señala Ty Christoff-Tempesta, primer autor del artículo, “es hacer que se aferren entre sí con más fuerza que en los sistemas biológicos”. Esto se puede lograr cuando una densa red de fuertes enlaces de hidrógeno une las moléculas. “Eso es lo que le da a un material como el Kevlar, construido con las llamadas aramidas, su estabilidad química y resistencia”, afirma.
Incorporaron esa capacidad en el diseño de una molécula de tres componentes principales: una parte externa a la que le gusta interactuar con el agua, aramidas en medio para unirse y una parte interna que tiene una fuerte aversión al agua.
Probaron docenas de moléculas que cumplían estos criterios antes de encontrar el diseño que dio lugar a cintas largas con un grosor de escala nanométrica.
