Água - de desregulador químico a elemento estrutural

A equipa liderada pelo Prof. Dr. Alex J. Plajer da Universidade de Bayreuth, em estreita colaboração com investigadores da Freie Universität Berlin, produziu uma nova molécula com uma geometria plana que inverte fundamentalmente a abordagem convencional da água na química. "Concebemos os blocos de construção dos nossos materiais de modo a que possuam sítios de ligação específicos que funcionam como ranhuras de acoplamento incorporadas para as moléculas de água", explica o Prof. Uma caraterística particular é o facto de estas moléculas de água ligarem os blocos de construção nestas "ranhuras", mantendo fisicamente o material unido e definindo a sua forma e função.

"Isto é particularmente notável porque a água desestabiliza frequentemente estruturas artificiais deste tipo. O nosso novo material, contudo, não existiria nesta forma sem as moléculas de água. Em vez de termos de manter a água afastada dos componentes que formam a estrutura, integrámo-la deliberadamente como elemento estrutural", afirma Merlin R. Stühler, primeiro autor do estudo e investigador de doutoramento no grupo de Alex Plajer. Quando os blocos de construção são colocados em água pura, auto-montam-se em nanofibras longas e tubulares. Isto leva à formação de hidrogéis que se tornam mais macios ou mais firmes, dependendo da temperatura, e que podem ser decompostos seletivamente.

A estrutura detalhada das nanofibras foi elucidada no Centro de Investigação de Microscopia Eletrónica (FZEM) da Freie Universität Berlin. "Utilizámos a análise de uma única partícula, um método anteriormente utilizado sobretudo em biologia para estudar proteínas e vírus, para decifrar a estrutura das fibras com uma precisão excecional", explica o Prof. Plajer. "Esta abordagem permitiu-nos visualizar a disposição exacta das moléculas e compreender como interagem para criar as propriedades únicas do material."

As moléculas de água incorporadas na estrutura também permitem a transmissão de informação: quando as nanofibras encontram outras moléculas com uma orientação espacial específica, como os aminoácidos naturais, o material pode reconhecer essa orientação e adoptá-la. As nanofibras torcem-se em conformidade para se adaptarem ao ambiente que as rodeia. "A longo prazo, este material poderia ser utilizado como sensor biológico ou em aplicações médicas devido a estas propriedades. O nosso estudo mostra, assim, que no desenvolvimento de materiais à base de água, a água faz mais do que simplesmente perturbar - constrói, estabiliza e confere função às estruturas de forma ativa", conclui Plajer.