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Jul 12, 2023

Un nuevo estudio revela la clave para lo sostenible y ecológico

Los polímeros supramoleculares son una nueva clase de polímeros que actualmente se están evaluando para aplicaciones materiales. Estos interesantes compuestos también desempeñan un papel importante en las actividades celulares en el

Los polímeros supramoleculares son una nueva clase de polímeros que actualmente se están evaluando para aplicaciones materiales. Estos interesantes compuestos también desempeñan un papel importante en las actividades celulares del cuerpo. A "Supra", como su nombre indica, se le atribuyen algunas propiedades únicas que van más allá de las de los polímeros convencionales.

A diferencia de los polímeros tradicionales, que se mantienen unidos mediante enlaces covalentes fuertes e irreversibles, los polímeros supramoleculares se mantienen unidos mediante enlaces de hidrógeno más débiles y reversibles. Se pueden montar y desmontar de forma reversible, son muy versátiles y se pueden utilizar para desarrollar terapias de administración de fármacos dirigidas, sensores para detectar contaminantes, marcadores de diagnóstico, dispositivos de almacenamiento de energía, productos de cuidado personal y materiales reciclables y autorreparables. Su excelente reciclabilidad las convierte en maravillosas moléculas candidatas para aplicaciones sostenibles; sin embargo, hay un obstáculo: los investigadores aún tienen que entender cómo controlar el crecimiento de sus polímeros.

Sin embargo, ha habido avances en este aspecto. Los investigadores ahora pueden construir polímeros "improbables" activando su ensamblaje con "semillas", lo que permite controlar el crecimiento de sus polímeros. Hay dos mecanismos principales a través de los cuales se produce este autoensamblaje inducido por la semilla: nucleación o elongación primaria, donde el polímero crece desde su extremo, y nucleación secundaria, donde nuevas moléculas se unen al polímero pegándose a su superficie. La distinción entre estos procesos es importante porque permite a los investigadores controlar y manipular mejor el crecimiento de estos polímeros únicos. Desafortunadamente, en la mayoría de los casos de autoensamblaje sembrado, la nucleación primaria y secundaria puede ser difícil de distinguir.

Para abordar esta cuestión, un grupo de investigadores dirigido por el profesor Shiki Yagai de la Universidad de Chiba se propuso comparar y estudiar el impacto de estos dos procesos y al mismo tiempo delinear el papel de la "polimerización supramolecular sembrada" controlable con precisión. Su objetivo era descubrir cómo las diferentes formas de las semillas afectan la formación de nuevos polímeros supramoleculares; sus hallazgos se publicaron por primera vez el 10 de mayo de 2023 y posteriormente aparecieron en el volumen 59, número 48 de Chemical Communications el 18 de junio de 2023. El profesor Yagaite nos cuenta qué motivó al equipo a seguir este tema de investigación: "Debido a la dificultad en Al controlar la polimerización, los polímeros supramoleculares aún no han alcanzado el punto de aplicación práctica a pesar de que han pasado tres décadas desde su establecimiento como concepto". Sin embargo, está convencido de que, debido a su versatilidad, es probable que futuras investigaciones en este campo conduzcan a aplicaciones generalizadas de estos polímeros autoorganizados en nuestra vida diaria.

Para sus experimentos, los investigadores utilizaron dos polímeros supramoleculares como "semillas". Si bien en un estudio anterior se utilizó una semilla con forma de anillo de extremo cerrado, se preparó recientemente una semilla helicoidal de extremo abierto. Descubrieron que cuando se usaba la semilla helicoidal de extremos abiertos, actuaba como plantilla para que las moléculas objetivo se unieran y crecieran. Por otro lado, cuando se utilizó la semilla en forma de anillo de extremo cerrado, no se alargó, sino que sirvió como una superficie donde nuevas moléculas podían unirse y formar grupos, como una plataforma para nuevas estructuras.

Esta investigación muestra que el tipo de semilla utilizada en los polímeros supramoleculares autoensamblados influye en la forma en que se ensamblan las moléculas y en la forma final de las estructuras formadas. Esto abre interesantes posibilidades para diversas aplicaciones, desde materiales autorreparables y más fácilmente reciclables hasta sistemas de administración de fármacos, tecnologías de detección y dispositivos de almacenamiento de energía más avanzados. Como afirma el profesor Yagai: "Al comprender estos procesos de ensamblaje, podemos diseñar y desarrollar la próxima generación de polímeros más precisos y respetuosos con el medio ambiente con estructuras y propiedades personalizadas. La aplicación práctica de polímeros supramoleculares nos permitirá producir materiales plásticos con menor energía". consumo y reducir la energía necesaria para el reciclaje."

La capacidad de manipular estos polímeros versátiles y autoensamblables a nivel molecular ofrece un gran potencial para abordar desafíos complejos y crear soluciones innovadoras y sostenibles en campos que van desde la atención sanitaria hasta la sostenibilidad medioambiental.