Un equipo de físicos ha descubierto cómo las moléculas de ADN se autoorganizan en parches adhesivos entre partículas en respuesta a las instrucciones de montaje.
Sus hallazgos ofrecen una “prueba de concepto” para una forma innovadora de producir materiales con una conectividad bien definida entre las partículas.
El trabajo se informa en Proceedings of the National Academy of Sciences .
Demostramos que se pueden programar partículas para hacer estructuras a medida con propiedades personalizadas. Si bien las grúas, los taladros y los martillos deben ser controlados por humanos en la construcción de edificios, este trabajo revela cómo se puede usar la física para fabricar materiales inteligentes que ‘sepan’ ensamblarse por sí mismos.
Jasna Brujic, profesora del Departamento de Física de la Universidad de Nueva York y una de las investigadoras
Los científicos han buscado durante mucho tiempo un medio para que las moléculas se autoensamblen y han logrado avances en muchos frentes.
Sin embargo, están menos desarrolladas las medidas en las que estas pequeñas partículas se autoensamblan con un número preprogramado de enlaces.
Para abordar esto, Brujic y sus colegas, Angus McMullen, investigador postdoctoral en el Departamento de Física de la NYU, y Sascha Hilgenfeldt, profesor de ciencia mecánica e ingeniería en la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, llevaron a cabo una serie de experimentos para capturar y manipular el comportamiento de las moléculas de ADN en la superficie de las partículas.
Operando a un nivel de micrones, con partículas de 1/25 del tamaño de una mota de polvo, sumergieron pequeñas gotas en una solución líquida.
Unidas a estas gotitas se encontraban “enlazadores de ADN”, herramientas moleculares que poseen “extremos pegajosos” que permiten mezclar y combinar para formar una serie de estructuras deseadas por los investigadores.
La belleza de este procedimiento es que podemos programar las propiedades de un material específico, de modo que pueda ser elástico o quebradizo, o incluso tener poderes de autocuración una vez que se rompa, ya que las uniones se pueden formar y romper de forma reversible. Los creadores podrían decidir poner cinco partículas que se adhieran a una sola, 10 que se adhieran a dos y 20 que se adhieran a tres, o cualquier otra combinación. Esto le permitiría construir materiales con topologías o arquitecturas específicas.
Brujic
Referencia: “DNA self-organization controls valence in programmable colloid design” 2 November 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2112604118