Las Nano-Máquinas Se Comportan Como el Músculo Humano

Por la Voluntad Soutter

Temas Revestidos

Introducción
Revelado de Nano-Máquinas
¿Cuáles son Polímeros Supramoleculares?
Aplicaciones de Músculos Artificiales
Fuentes

Introducción

Recientemente, un equipo de investigación del Centro National de la Recherche Scientifique (CS$CNRS) en Francia, llevada por Nicolás Giuseppone y trabajo en los laboratorios en todo el país, ha subido con una innovación del descubrimiento en el campo del nanoscience - ensamblaje de nano-máquinas en las estructuras que pueden producir el movimiento coordinado de la contracción que se asemeja al movimiento de fibras musculares en seres humanos.

En otro descubrimiento innovador, los científicos de UC Santa Barbara, Omar Saleh, y Deborah Fygenson trabajaron juntos para crear un gel dinámico que se hace de la DNA y puede responder mecánicamente a los estímulos apenas la manera que las células humanas harían. El gel conveniente se ha llamado el ` material elegante'.

El gel de la DNA contiene los nanotubes derechos que se conectan el uno al otro vía de largo, máquinas para hacer chorizos plegables de la DNA de la DNA. FtsK50C, una proteína del motor, ayuda a atar a los sitios especiales en las máquinas para hacer chorizos. Para drenar los nanotubes juntos y atiesar el gel, el ATP, un combustible bioquímico, se introduce al gel, que ayuda a las moléculas del motor a carrete en las máquinas para hacer chorizos a las cuales están limitadas.

Ambos progresos tendrán consecuencias importantes en diversos campos de la investigación, de la robótica y de la odontología médica a la investigación profundizada en el comportamiento de materiales nanostructured complejo.

Revelado de Nano-Máquinas

Los músculos Humanos son controlados por el movimiento coordinado de millares de fibras de la proteína - nano-máquinas naturales. Las Proteínas en naturaleza son capaces de realizar funciones tal transporte de los iones, síntesis del ATP y la división celular, que son todas las partes esenciales de un organismo vivo.

La investigación de la Nanotecnología ha comenzado a poder imitar estas funciones con las máquinas nanas artificiales. Sin Embargo, hay limitaciones; estas máquinas pueden funcionar solamente individualmente sobre las distancias de la orden de un nanómetro.

Aquí es adonde viene el trabajo de las personas de Giuseppone hacia adentro. Podían combinar las nano-máquinas de los millares, cada uno capaz del movimiento telescópico alrededor de 1nm, y amplifican su movimiento de una manera bien-coordinada. Las personas lograron esto primero sintetizando encadenamientos largos del polímero vía bonos supramoleculares. Los movimientos simultáneos de las nano-máquinas fueron influenciados por el pH para permitir a los encadenamientos del polímero contratar o extender el µm cerca de 10, así magnificando el movimiento por un factor de 10.000.

La proteína bacteriana del motor, FtsK50C, permitió que los científicos permitieran al gel contratar y atiesarse de la misma manera los citoesqueletos reaccionan a la miosina de la proteína del motor. Para vigilar el movimiento del gel, repararon un borde minúsculo a su superficie y calculaban su posición antes y después de la activación con la proteína del motor. El gel fue encontrado para tener variaciones activas similares y mecánicos al de células. Apenas como una célula utiliza el trifosfato de adenosina (ATP) para la energía, este ATP elegante de las aplicaciones del gel de la DNA para el movimiento.

La innovación de Este gel se destaca mientras que el uso del ATP asciende a mecánicos más rápidos y más fuertes que otros geles elegantes basados en los polímeros sintetizados. Puede ahora ser utilizado para estudiar más lejos sobre cómo los citoesqueletos trabajan.

Un gel compuesto de nanotubes derechos de la DNA y de máquinas para hacer chorizos flexibles de la DNA se puede atiesar de flexible usando el ATP como disparador químico. Haber de Imagen: Peter Allen, UCSB.

¿Cuáles son Polímeros Supramoleculares?

Los Polímeros son de largo encadenamientos moleculares, consistiendo en muchas unidades que relanzan conectadas por los vínculos químicos covalentes. Los polímeros Supramoleculares son ligeramente diferentes en estructura, sin embargo. Todavía se componen de matrices de unidades del monómero, pero son limitados juntos por los bonos relativamente débiles, reversibles, no-covalentes, e.g bonos de hidrógeno.

Las direcciones y las fuerzas de los bonos se sintonizan fino para asegurarse de que el arsenal de moléculas actúa como polímero. La reversibilidad de los bonos no-covalentes significa que los polímeros supramoleculares están formados solamente bajo ciertas condiciones, y las longitudes de los encadenamientos se conectan directamente a la temperatura, a la fuerza del bono no-covalente, y a la concentración del monómero.

En el trabajo hecho por los científicos de CS$CNRS, el tuneability de polímeros supramoleculares fue utilizado para crear las estructuras que se comportarían exactamente de la manera requerida - en este caso, permitiendo que obren recíprocamente las unidades del monómero físicamente, combinar sus movimientos individuales en una acción coherente en una escala mucho más grande.

Aplicaciones de Músculos Artificiales

Este descubrimiento biomimetic innovador tiene el potencial para el uso en decenas de aplicaciones robóticas, nanotecnología y remedio. Puede también ser utilizado para desarrollar más lejos los materiales y las tecnologías que incorporan las nano-máquinas.

El proyecto elegante del gel de los científicos del UC Santa Barbara también será una contribución importante al revelado de músculos artificiales, como pueden replegar las contracciones controladas que son fundamentales a cómo el músculo humano funciona. Pueden también ser aplicadas a la amplia gama de campos tales como materiales elegantes, mecánicos citoesqueléticos e investigación de la física del desequilibrio, y nanotecnología de la DNA.

La principal aplicación de músculos artificiales está en dispositivos de la odontología y de la fuerza-ayuda.

Sin Embargo, la naturaleza viscoelástica permite que los músculos artificiales actúen como sistemas de suspensión, de tal modo eliminando la necesidad de la suspensión externa. La naturaleza suave permite que sea utilizada comfortablemente en seres humanos sin causar daño. El miniaturisability de los músculos artificiales los hace perfectos para el equipo pequeño, portátil, e.g cámaras.

Los Expertos declaran que estos descubrimientos tendrán implicaciones de gran envergadura y a largo plazo importantes en ciencia y la ingeniería de los suave-materiales, y en nuestra comprensión de nanomaterials.

Fuentes


Date Added: Oct 30, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 12:55

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