Un gran avance en el diseño de los motores moleculares

Los investigadores del CNRS y la Universidad de Burdeos, en colaboración con un equipo chino, han desarrollado el primer pistón molecular capaz de auto-ensamblaje. La investigación representa un avance tecnológico significativo en el diseño de los motores moleculares. Tales pistones podría, por ejemplo, ser utilizado para fabricar músculos artificiales o crear polímeros con rigidez controlable. Los resultados se publican el 4 de marzo de 2011 en la revista Science.

Los organismos vivos hacen un amplio uso de los motores moleculares en el cumplimiento de algunas de sus funciones vitales, tales como el almacenamiento de energía, permitiendo el transporte de células o incluso moverse en el caso de las bacterias. Desde los diseños moleculares de estos motores son extremadamente complejas, los científicos tratan de crear sus propias versiones, más simples. El motor desarrollado por el equipo internacional dirigido por Ivan Huc, investigador del CNRS en el «Chimie et Biologie des membranas et des Nanoobjets» Unidad (CNRS / Université de Bordeaux), es un «pistón molecular». Al igual que un pistón real, que comprende una varilla en el que se desliza la parte móvil, excepto que la varilla y la parte móvil son sólo varios nanómetros de largo.

Más específicamente, la varilla está formada por una molécula delgado, mientras que la parte móvil es una molécula en forma de hélice (ambos son derivados de compuestos orgánicos sintetizados especialmente para el propósito). ¿Cómo puede la molécula helicoidal se mueven a lo largo de la barra? La acidez del medio en el que se sumerge el motor molecular controla el progreso de la hélice a lo largo de la varilla: al aumentar la acidez, la hélice es atraído hacia un extremo de la varilla, ya que entonces tiene una afinidad por la porción de la delgada molécula. Al reducir la acidez, el proceso se invierte y la hélice va en la otra dirección.

Este dispositivo tiene una ventaja decisiva en comparación con pistones moleculares existentes: auto-ensamblaje. En las versiones anteriores, que adoptan la forma de un anillo deslizante a lo largo de una varilla, la parte móvil se pasa mecánicamente por la varilla con dificultad extrema. Por el contrario, el nuevo pistón es auto-construcción: los investigadores diseñaron la molécula helicoidal específicamente de modo que se enrolla alrededor de la varilla de forma espontánea, mientras que conserva la flexibilidad suficiente para que sus movimientos laterales.

Al permitir la fabricación a gran escala de tales pistones moleculares, esta capacidad de auto-ensamblaje es un buen augurio para el desarrollo rápido de aplicaciones en diversas disciplinas: la biofísica, la electrónica, química, etc Por injerto pistones varias juntas de extremo a extremo, podría ser posible, por ejemplo, para producir una versión simplificada de un músculo artificial, capaz de contraer la demanda. Una superficie erizada de pistones moleculares podrían, cuando sea necesario, se convierten en un conductor eléctrico o aislante. Finalmente, una versión a gran escala de la varilla en el que varias hélices podría deslizarse proporcionaría un polímero de rigidez mecánica ajustable. Esto viene a demostrar que las posibilidades de este pistón molecular nueva son (casi) infinita.

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