A xerarquización é un método de organización característico dos animais sociais. Non obstante, a nivel microscópico tamén é posible observar este comportamento, por exemplo, en sistemas cuxas moléculas se "comunican" dalgún modo, é dicir, establecen interaccións débiles entre elas para transmitir información estrutural. Os investigadores do CiQUS desenvolveron un sistema xerárquico a partir dun tipo específico de péptidos (concretamente, cadeas de aminoácidos), que nas condicións apropiadas se asocian e dan lugar a estruturas esféricas, de aspecto moi similar a un pompón dos utilizados nalgunhas pezas de vestir.
Nesta investigación deseñáronse uns péptidos cíclicos, que teñen forma de anel e se agrupan formando parellas (dímeros) como un primeiro paso do proceso xerárquico da auto-ensamblaxe molecular. A continuación estes dímeros amoréanse entre sí, formando estruturas con forma de tubos que, á súa vez, se auto-organizan adoptando unha forma esférica, a xeito dos "pompóns moleculares". O tamaño e a forma destas estruturas pódese controlar en función da temperatura, o disolvente utilizado e a concentración dos péptidos que as forman.
Ademais, estes pompóns son porosos, polo que deixan orificios nos que os investigadores lograron introducir (encaixar, enlatar, atrapar) outras moléculas, como algúns colorantes, que permitiron seguir o proceso de encapsulación e liberación das devanditas moléculas. Outro aspecto relevante é que unha vez formadas estas estruturas, a súa superficie externa pode ser modificada mediante a adición de ións metálicos. As características superficiais dos pompóns facilitan que estes ións se adhiran a eles, polo que é posible metalizar a súa superficie. En consecuencia, prevese o desenvolvemento de novas aplicacións baseadas nestes novidosos materiais, e nos que, grazas ao preciso control molecular, sexa posible non só modificar a súa forma e tamaño senón tamén as súas propiedades interiores e exteriores.
Todas estas propiedades, unidas ao feito de que as estruturas estean formadas por péptidos, presentan múltiples vantaxes que poderían ser útiles en numerosas aplicacións, entre outras, a busca dunha nova tecnoloxía para o transporte e liberación de diferentes tipos de moléculas, como os fármacos.
O traballo, desenvolvido pola doutora Michele Panciera e dirixido polos investigadores do CiQUS Dr. Manuel Amorín e Prof. Juan R. Granxa, foi publicado recentemente na prestixiosa revista Chemistry European Journal (Molecular Pom Poms from Self-Assembling,-Cyclic Peptides, Chem. Eur. J., 2014, DOI: 10.1002/chem. 201403319).
Nota técnica
Demostrouse que os, α,γ-péptidos cíclicos que levan un ácido nicotínico unido a unha serina a través das súas cadea laterais forman dímeros que se auto-organizan nun proceso xerárquico para formar estruturas moleculares con forma de pompones.
Estas estruturas esféricas son materiais porosos que encapsular e posteriormente liberan moléculas pequenas. O proceso de encapsulación foi seguido mediante a incorporación de colorantes fluorescentes e demostrouse que a formación de pompones tamén ten lugar na presenza de colorantes sen alterar o proceso xerárquico. Ademais, a presenza do resto de piridina, posiblemente orientados cara ao exterior dos pompones, permite a interacción con ións metálicos, facilitando o revestimento metálico da superficie da esfera.
Este material podería ter aplicacións biomédicas aínda que son necesarios máis estudos para entender e aproveitar as propiedades destes materiais.
Figura: Imaxe de microscopía (SEM) dos pompóns moleculares (CiQUS).