Autoensamblaje molecular bioinspirado en el ADN

El autoensamblaje molecular es el proceso de asociación espontánea de moléculas para la creación de estructuras mayores. Esta estrategia, utilizada por muchos sistemas biológicos, permite formar complejas supramoléculas funcionales o edificios moleculares, a partir de sencillos bloques orgánicos, que actúan como 'ladrillos' en esta estructura.

En este marco, el Grupo de Materiales y Sistemas Moleculares Nanoestructurados del Departamento de Química Orgánica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), dirigido por González Rodríguez, en España, investiga la nanoestructuración de redes orgánicas sobre superficies para el diseño de nuevos materiales creados a medida.

Ahora, utilizando bases nitrogenadas presentes en el ADN como andamios supramoleculares, y aprovechando las posibilidades que brinda el autoensamblaje molecular, se ha conseguido un patrón de poros nanométricos. En concreto, se han aprovechado los enlaces de hidrógeno para moldear redes bidimensionales nanoporosas. Estas permiten la inmovilización de moléculas huésped funcionales en sus cavidades, de forma ordenada y repetitiva.

Los investigadores Nerea Bilbao y David González han desarrollado una estrategia novedosa y versátil en la que un tetrámero cíclico discreto se autoensambla a partir de cuatro unidades iguales (monómeros), mediante interacciones de tipo Watson‐Crick, como las del ADN.

Esquema de la estrategia de autoensamblaje molecular empleada para la nanoestructuración de redes bidimensionales (arriba) e imágenes microscópicas de las redes de tetrámeros cíclicos obtenidas. (Foto: UAM)

Después, los tetrámeros se ordenan, formando redes porosas, guiados por la acción cooperativa de diversas interacciones secundarias: enlaces de Hidrógeno, fuerzas de Van der Waals e interacciones con el sustrato sólido. Estas redes bidimensionales han sido estudiadas, en colaboración con el Grupo Steven De Feyter de la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), mediante microscopía de efecto túnel, una potente herramienta que permite tomar imágenes de superficies a nivel atómico.

“Con este instrumento se ha demostrado, también, la habilidad de estos tetrámeros para incorporar, en el interior de sus poros, moléculas huésped”, explican los investigadores. “Se han obtenido de forma reproducible ensamblajes bimoleculares con una molécula de tamaño y forma adecuada, como el coroneno, y, así, se ha puesto de manifiesto la capacidad de reconocimiento molecular que posee este sistema”.

Según los autores, que publican su estudio en la revista Angewandte Chemie International Edition, estos resultados representan un avance en la formación de sistemas diseñados a medida para acceder a un nivel superior en el control de la nanoestructuración en 2D aplicada al reconocimiento molecular; y, con ello, propiciar el progreso en campos tan relevantes como la electrónica molecular. (Fuente: Universidad Autónoma de Madrid)