La reconocida revista científica “Chemistry – An Asian Journal” publicó un artículo de investigadores del Laboratorio de Estructura Molecular y Propiedades del IQUIBA (CONICET-UNNE) y del Centro UTN de Investigación en Química e Ingeniería Teórica y Experimental (Quitex) en el que describen la estabilidad de dos polímeros supramoleculares en solución acuosa, estudio que aporta conocimiento de relevancia para manipular estos polímeros de gran potencial de aplicación en distintos campos disciplinares como la medicina y nanotecnologías.
Así como los polímeros convencionales son la base para la fabricación de innumerables productos o materiales de la vida cotidiana, los «polímeros supramoleculares» representan un biomaterial que está atrayendo cada vez más atención debido a sus posibles aplicaciones como materiales blandos.
Sus principales cualidades son las posibilidades de manipulación y que sus componentes se pueden ensamblar o desensamblar de manera espontánea en respuesta a estímulos ambientales, al igual que los populares ladrillos Lego.
Pero a pesar de sus potencialidades, la literatura aún no ha publicado una descripción detallada de las interacciones (esto es, la manera en que se conectan los “ladrillos”) que dan lugar a estas arquitecturas unidimensionales.
En ese contexto, recientemente, la prestigiosa revista “Chemistry – An Asian Journal”, de la Editorial Wiley, publicó un artículo en el que se exponen los primeros avances en el estudio de estos polímeros por parte un equipo del Laboratorio de Estructura Molecular y Propiedades (LEMyP), que forma parte del Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino («IQUIBA» CONICET-UNNE) y del Centro UTN de Investigación en Química e Ingeniería Teórica y Experimental (Quitex), de la Facultad Regional Resistencia.
«Creemos que este trabajo abre nuevas vías para el ajuste y la mejora de los polímeros supramoleculares en solución», destacaron desde el equipo de investigación.
En el artículo, titulado «Polímeros supramoleculares de aminotriazinas vs. aminopirimidinas en solución acuosa: Cómo las interacciones clave controlan su estabilidad termodinámica», se concluye que se pudo demostrar cómo las interacciones no covalentes pueden utilizarse estratégicamente para controlar la estabilidad de estos sistemas.
La investigación se realizó en el marco del trabajo final de grado del Prof. Leonardo Gómez Chávez, que está finalizando la carrera de Licenciatura en Ciencias Químicas de la UNNE, bajo la dirección del Dr. André Nicolai Petelski (Quitex-UTN) y la codirección del Dr. Emilio Luis Angelina (LEMyP).
El profesor Gómez Chávez, que ya trabaja habitualmente en diversos temas de investigación como becario doctoral del LEMyP, ha encontrado en este proyecto de trabajo final la oportunidad para explorar el mundo de los polímeros en colaboración con sus directores y también con el Lic. Matías Orlando Miranda, la Dra. Nélida María Peruchena, integrante y directora del LEMyP e IQUIBA-NEA, y la Dra. Silvana Carina Pamies, del Quitex.
Relevancia.
En diálogo con UNNE Medios, el Prof. Gómez Chávez y el Dr. Petelski se refirieron a la importancia de generar conocimiento en un área creciente interés, y orientado a la búsqueda de nuevas aplicaciones y utilidades para los polímeros supramoleculares.
“Si bien los polímeros supramoleculares se conocen desde hace varias décadas, todavía son incipientes los estudios vinculados a encontrar nuevas aplicaciones de este material para diferentes campos tecnológicos”, explicó Gómez Chávez.
Destacó que, para poder incursionar en esta temática de abordaje de relativo desarrollo, “fueron claves las experiencias de trabajo previos de ambos grupos, Quitex y LEMyP, en el campo de las interacciones intramoleculares”.
En tanto, para entender el potencial de este tipo de polímeros, el Dr. Petelski ejemplificó que, si se los comparara con un juego de lego o bloques, los polímeros supramoleculares podrían ser armados pieza por pieza, y luego vueltos a desarmar, mientras que un polímero convencional si es cortado o se rompe no se puede volver a unir.
“La diferencia es que los supramoleculares están formados por uniones que son reversibles, es un potencial para poder manipularlos con distintos fines”, añadió.
Detalles del trabajo.
En cuanto a los aspectos técnicos del estudio, mediante simulaciones de dinámica molecular, se analizó la estabilidad estructural en solución acuosa de dos polímeros supramoleculares basados en aminotriazina (AT) y aminopirimidina (AP), modificadas con una cadena lateral hidrófila de ácido succínico (-saH).
“El control racional de las interacciones moleculares que estabilizan la estructura final deseada es de suma importancia”, explicaron los autores.
Así, las simulaciones implicaron estudiar «cables» en la escala NANO, que se forman a partir de moléculas orgánicas, de 0 a 10 nm, siendo un nanómetro el equivalente a la milmillonésima parte de un metro.
“Nuestros resultados demuestran que la molécula AT forma nanocables más estables que AP. Sin embargo, AP podría formar nanocables estables a bajos pH o en altas concentraciones de sales como el cloruro de sodio” se expone en las conclusiones.
De esta forma, se pudo demostrar cómo las interacciones no covalentes pueden utilizarse estratégicamente para controlar la estabilidad de estos sistemas, pues tanto el componente principal como las cadenas laterales pueden modificarse para mejorar la estabilidad termodinámica de la estructura final.
“Las propiedades moleculares analizadas aquí, como la capacidad de la fibra para retener iones cloruro, podrían ser útiles para futuras aplicaciones”, se subraya.
Línea Innovadora.
El Prof. Gómez Chávez y el Dr. Petelski reiteraron la relevancia de haber obtenido los primeros resultados de esta novedosa línea de abordaje iniciada entre las instituciones mencionadas, y confiaron en seguir aportando al conocimiento de este tipo de polímeros.
Explicaron que la falta de estudios de los polímeros supramoleculares guarda relación con distintos factores, como la dificultad de manipulación en laboratorio, ya que deben ser ensayados en escala nanométrica, pero, además, se requieren equipamientos complejos, como microscopios electrónicos muy potentes.
Retomando el ejemplo de los bloques o legos, explicaron que en los estudios previos de interacciones moleculares “veníamos simulando estructuras de pequeños ensambles de 5 o 6 ladrillos, y ahora pasamos a una escala más grande, con más de 1000 ladrillos”.
Con ese fin, el equipo de la UNNE y UTN, debió avanzar en el armado de diferentes sistemas con computadoras, con placas de videos para simular estos sistemas, y gran capacidad de cálculo, para trabajar por medio de simulaciones computacionales.
Perspectivas.
En vista de los resultados novedosos presentados, desde la editorial Wiley propusieron al equipo de investigación del LEMyP y el Quitex que sugieran un diseño para la portada del volumen N°11 de la revista “Chemistry – An Asian Journal”.
“Creemos que eso demuestra que estamos avanzando con buenas perspectivas en una temática muy actual y que aún presenta mucho por descubrir”
