Los Materiales Autodestructivos Podrían Crear Tinta Que Se Desvanece

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Un nuevo tipo de material se inspira en la vida para crear materiales que se autodestruyen fácilmente.

Esta molécula desaparecerá en 10, 9, 8...

Los científicos han creado un nuevo material que simplemente se autodestruye en un momento específico. El proceso, que se inspira en la forma en que la vida usa y reutiliza las moléculas, podría allanar el camino para materiales que no necesitan ser reciclados, sino que simplemente se desintegrarían en un momento determinado. El hallazgo podría llevar a varios productos, incluidas las estructuras para la administración de fármacos, los anclajes para trasplantes y la desaparición de la tinta.

El secreto detrás de estas moléculas autodestructivas es que requerirían una pequeña cantidad de energía para mantenerse en su forma útil, sin ella, ellos... puf.

"Son materiales que no quieren ser ese tipo de material. Prefieren ser los bloques de construcción originales", dijo el coautor del estudio, Job Boekhoven, químico de la Universidad Técnica de Munich en Alemania. "Prefieren desmoronarse y ser nada". [Biomimetismo: 7 tecnologías frescas inspiradas en la naturaleza]

Bloques de construcción de la vida

Cuando los humanos terminan con un objeto, lo tiran en un relleno sanitario, donde se descompondrá muy, muy lentamente; o lo queman a cenizas; o reciclan sus materiales procesándolos ampliamente y luego devolviéndolos a la cadena de suministro. Todos estos métodos desperdician una tremenda cantidad de materiales o energía.

Pero la vida no desperdicia moléculas de la misma manera, principalmente debido a la forma en que usa enlaces químicos, dijo Boekhoven.

Por ejemplo, la mayoría de los sólidos hechos por el hombre se crean mediante un tipo de matrimonio molecular llamado enlace covalente, en el que los átomos comparten electrones. Estos vínculos increíblemente fuertes son difíciles de romper. Piense en un polímero plástico fabricado calentando los componentes básicos de un producto derivado del petróleo. Forman enlaces de carbono resistentes que las bacterias no pueden romper, por lo que los plásticos no se biodegradan, informó WordsSideKick.com anteriormente.

Pero la vida se basa en lo que son más como conexiones informales: interacciones moleculares mucho más débiles, como las conexiones iónicas, van der Waals o de hidrógeno, dijo Boekhoven. Por ejemplo, el enlace de hidrógeno, el tipo de atracción electrostática que se encuentra en el agua en la que se alinean los extremos positivo y negativo de las moléculas, es 10 veces más débil que el enlace covalente, en el que los átomos comparten electrones. Y las fuerzas de van der Waals, en las que las nubes electrónicas de átomos en constante cambio se reorganizan ligeramente para reducir la repulsión o fortalecer la atracción, se desvanecen a distancias mayores.

La vida también se basa en otro factor clave que es vital para las nuevas moléculas que se desvanecen: las estructuras moleculares que los usos de la vida están siempre "fuera de equilibrio", lo que significa que requieren un flujo constante de energía para seguir funcionando. Sin esa energía extra (de los alimentos, por ejemplo), estas moléculas se disociarán por sí mismas y volverán a un estado más simple.

"Una célula necesita constantemente nutrientes y energía", dijo Boekhoven a WordsSideKick.com. "De lo contrario, simplemente se desharía de sus simples bloques de construcción".

Uno de los beneficios del enfoque de la vida es que hace que sea fácil reensamblar rápidamente la estructura más compleja con una pequeña aportación de energía, lo que significa que las moléculas basadas en la vida son esencialmente autocurables, dijo Boekhoven.

Moléculas autodestructivas.

En el trabajo actual, Boekhoven y sus colegas decidieron tomar una página de la manera en que los materiales se ensamblan en la vida. Para hacerlo, los investigadores crearon algunos tipos diferentes de materiales que requieren un aporte de energía para mantenerse en sus formas actuales, que los científicos denominan moléculas supramoleculares.

El primero fue un coloide simple hecho de pequeñas cuentas, cada una de las cuales tiene solo un 1 por ciento del diámetro de un cabello humano, dijo Boekhoven. A medida que se agrega combustible, las perlas en miniatura se ensamblan como una cadena de perlas, y se pueden afinar para ensamblarlas y desmontarlas en un cierto orden y en ciertos momentos. Boekhoven dijo que prevé que estos materiales se utilicen para administrar medicamentos. Por ejemplo, ciertos medicamentos deben evitar el ácido estomacal, por lo que si se los desarma para que se desarmen solo después de que hayan pasado al intestino, podrían proteger los medicamentos hasta que alcancen la ubicación deseada, dijo Boekhoven.

Los investigadores también probaron un material cristalino esponjoso que normalmente es transparente pero se vuelve turbio y opaco cuando se vierte un combustible sobre ellos. A medida que se consume el combustible, las manchas oscuras se vuelven claras nuevamente El equipo prevé que este material se use como una tinta completamente borrable, informaron los investigadores el 18 de julio en la revista Nature Communications.

"Por lo tanto, puede crear un mensaje temporal que se borre con una vida predefinida", dijo Boekhoven. Un material como ese podría reducir drásticamente el uso de papel ordinario en cosas como facturas, boletos y recibos, dijo.

Otro material más se forma a partir de fibras largas que se autoensamblan para formar estructuras que un día podrían usarse para anclar un trasplante de tejido en su lugar hasta que el cuerpo pueda asumir el control; El material luego desaparecería, dijeron los investigadores.

Si estos materiales se autoensamblan y degradan, y requieren que la energía ingrese, ¿están "viviendo" en algún sentido?

En este momento, ninguno de estos materiales tiene realmente alguna de las propiedades de la vida, dijo Boekhoven. Pero los investigadores en el campo están empezando a preguntar cuáles son los ingredientes necesarios para hacer una partícula verdaderamente auto-replicante, dijo Boekhoven.

Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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