Nanopartículas atingem complexidade das proteínas

A supernanopartícula - quase uma biomolécula - é formada por 246 átomos de ouro unidos por 80 moléculas de metilbenzenotiol.[Imagem: Carnegie Mellon University]

Nanopartículas complexas

Embora sejam uma das peças mais promissoras da nanotecnologia - ao lado dos fulerenos, dos nanotubos e dos materiais bidimensionais - as nanopartículas sempre foram vistas como coisas muito simples, essencialmente pequenos pedaços de alguma coisa.

Esse conceito agora mudou completamente.

Químicos demonstraram que as nanopartículas podem ser fabricadas de forma a atingir o mesmo nível de complexidade estrutural que as proteínas.

Chenjie Zeng e seus colegas afirmam que sua técnica de automontagem permitirá a construção de nanopartículas voltadas para as mais diversas finalidades, incluindo a construção de circuitos eletrônicos, materiais com novas propriedades e novos medicamentos.

"A automontagem é um importante meio de construção no nanomundo. Entender as regras da automontagem é fundamental para que possamos projetar e fabricar nanopartículas complexas com uma ampla gama de funcionalidades," disse Zeng, atualmente na Universidade Carnegie Mellon, nos EUA.

Automontagem de nanopartículas

Zeng desvendou esse processo de automontagem ao analisar a estrutura da nanopartícula Au246 - um grupo de 246 átomos de ouro -, uma das maiores e mais complexas nanopartículas criadas até hoje.

A análise revelou que a nanopartícula tem muita coisa em comum com as biomoléculas - incluindo o tamanho, já que ela tem dimensão semelhante à das proteínas. Os ligantes, elementos que mantêm os átomos coesos, se arranjam em padrões rotacionais e paralelos que são incrivelmente parecidos com os padrões encontrados na estrutura secundária das proteínas.

Usando cristalografia de raios X, a equipe descobriu que essas nanopartículas complexas se formam seguindo duas regras. Primeiro, elas maximizam as interações entre os átomos, um mecanismo que tinha sido teorizado, mas nunca visto antes. Em segundo lugar, as nanopartículas "casam" padrões superficiais simétricos, um mecanismo que não havia sido nem mesmo teorizado. Essa correspondência, que é semelhante a peças de um quebra-cabeça se juntando, mostra que os componentes da nanopartícula podem se reconhecer mutuamente por seus padrões, e espontaneamente se ajustar na estrutura altamente ordenada resultante.

A grande expectativa é que isso permita que as nanopartículas interajam facilmente com os sistemas biológicos, abrindo o caminho para novas rotas de síntese química e bioquímica - para o desenvolvimento de novos medicamentos, por exemplo.

A equipe agora pretende avaliar as propriedades catalíticas e eletrônicas dessas supernanopartículas.

FONTE: Carnegie Mellon University

Bibliografia:

Emergence of hierarchical structural complexities in nanoparticles and their assembly
Chenjie Zeng, Yuxiang Chen, Kristin Kirschbaum, Kelly J. Lambright, Rongchao Jin
Science
Vol.: 354, Issue 6319, pp. 1580-1584
DOI: 10.1126/science.aak9750