La importancia de los cambios pequeños en el rompecabezas supramolecular

La importancia de los cambios pequeños en el rompecabezas supramolecular

Un equipo de investigadores de las universidades de las Islas Baleares y de Valencia revela que las propiedades de los nanomateriales se pueden alterar mediante cambios mínimos en la disposición espacial de las moléculas.

Los polímeros supramoleculares están constituidos por moléculas orgánicas (monómeros) que se organizan en disolución mediante enlaces no covalentes reversibles (enlaces de hidrógeno, interacciones π, etc.) y forman estructuras nanométricas bien definidas. Esta asociación de moléculas se produce de manera espontánea, es decir, sin la participación humana, y se conoce como autoensamblaje molecular. Como resultado de la agregación mediante interacciones reversibles, los sistemas autoassemblats tienen propiedades dinámicas de autoreparación y autorregulación, que son propiedades fundamentales para que exista vida.

Estudiar los polímeros supramoleculares tiene una gran relevancia para entender mejor la estructura y las propiedades de macromoléculas biológicas constituidas a partir de interacciones no covalentes, como, por ejemplo, las proteínas, el ADN y los virus. Actualmente, los polímeros supramoleculares tienen un gran potencial en nanotecnología y se emplean en el desarrollo de nanomateriales supramoleculares con aplicaciones en fotónica, electrónica y biomedicina, entre otros.

El grupo de Química Orgánica Supramolecular de la Universidad de las Islas Baleares, en colaboración con la Universidad de Valencia, ha estudiado los efectos conformacionales en moléculas pequeñas sobre los procesos de formación de polímeros supramoleculares. Estos estudios revelan que pequeños cambios en la conformación (disposición espacial de los átomos) de las moléculas se convierten grandes cambios en la morfología y propiedades de las estructuras nanométricas que forman.

Para realizar este estudio, los investigadores de la UIB han sintetizado un nuevo macrociclo que incorpora dos unidades de la molécula esquaramida, la cual tiene una gran capacidad para establecer interacciones de enlace de hidrógeno. Las esquaramides tienen dos conformaciones estables interconvertibles, Z, Z y Z, E, las cuales presentan diferente disposición espacial relativa de los grupos N-H, que serían los responsables de la formación de enlaces de hidrógeno.

Según la polaridad del disolvente y la concentración de macrociclo, este s’autoassembla en dos agregados nanométricos marcadamente diferentes, Agregado A y Agregado B, según la conformación (Z, E o Z, Z, respectivamente) que adopta nuestra «pieza fundamental» esquaramida. Bajo unas condiciones apolares, el sistema tiende a agregarse y da lugar a nanoestructuras fibrilares (Agregado B), en las que predominan las interacciones de enlace de hidrógeno cabeza-cola gracias a la conformación Z, Z de los grupos esquaramida . Por otra parte, en condiciones más polares, se favorece la conformación Z, E de las esquaramides, la cual conduce a la formación de nanoestructuras cíclicas deformadas (Agregado A) gracias a las interacciones por enlaces de hidrógeno laterales.

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