Un equipo de investigadores en ciencia e ingeniería de polímeros de la Universidad de Massachusetts, Amherst, ha demostrado por primera vez que las posiciones de objetos pequeños, planos y sólidos integrados en membranas nanométricamente delgadas que se asemejan a las de las células biológicas están controladas por la variación mecánica del fuerzas elásticas en la propia membrana Este hito de la investigación es un paso importante hacia el objetivo de crear materiales flexibles ultrafinos que se organizan y responden instantáneamente a las fuerzas mecánicas.

El equipo descubrió que las placas sólidas rígidas en las membranas de fluidos biomiméticos exhiben interacciones que son cualitativamente diferentes de las de los componentes biológicos en las membranas celulares. En las membranas celulares, los dominios fluidos o los virus adheridos experimentan atracción o repulsión, pero no ambas, dice Weiyue Xin, autor principal del artículo que detalla la investigación publicada recientemente. Avances en la ciencia. Sin embargo, para colocar con precisión objetos sólidos en una membrana, deben estar disponibles fuerzas tanto atractivas como repulsivas, agrega Maria Santore, profesora de ciencia y tecnología de polímeros en la UMass. En el Laboratorio Santore en UMass, Xin usó vesículas unilaminares gigantes, o GUV, que son sacos de membrana similares a células, para estudiar las interacciones entre objetos sólidos en un material delgado en forma de hoja. Al igual que las células biológicas, las GUV tienen membranas líquidas y son de forma casi esférica. Xin modificó las GUV para que las membranas contuvieran masas diminutas, sólidas, rígidas, en forma de placas. El equipo, una colaboración entre el laboratorio Santore y el grupo teórico de Grason en el Departamento de Ingeniería y Ciencia de Polímeros de la UMass, es el primero en demostrar que al modificar la curvatura y tensión de la membrana, las masas en forma de placa pueden ser atraídas y repelidas entre sí. . Esto permitió a los investigadores controlar las posiciones de las placas dentro de la membrana.

La tensión de la membrana se puede ajustar mecánicamente usando una micropipeta para inflar o desinflar la GUV o físicamente por ósmosis. En cualquier caso, a medida que se tensa la membrana, las placas planas se aprietan progresivamente para formar disposiciones predecibles y repetibles. Por el contrario, una disminución de la tensión hace que las placas se separen. En cualquier caso, el movimiento y posicionamiento de los paneles es predecible y controlable.

Esta capacidad de controlar el posicionamiento de las placas en una membrana es un paso importante hacia el desarrollo de un material estimulante y autoorganizable de manera controlable y reconfigurable. «Nuestra investigación tiene aplicaciones en nanotecnología y otras áreas donde es deseable tener dispositivos sofisticados y flexibles que puedan responder a su entorno», dice Xin. Una aplicación de la investigación del equipo en el mundo real incluye dispositivos electrónicos portátiles flexibles, ultrafinos y reconfigurables.

Esta investigación fue apoyada por una subvención del Departamento de Energía de EE. UU. Además, Xin recibió apoyo parcial de una beca para aprendices de los Institutos Nacionales de Salud.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Massachusetts Amherst. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.

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