Chemotaxis do redesign dos cientistas criando nanoswimmers artificiais dos nanoparticles do ouro

As bactérias podem activamente mover-se para um fenômeno nutriente de Source-um conhecido como chemotaxis-e podem mover-se colectivamente em um processo conhecido como pululando. Os cientistas chineses remodelaram o chemotaxis colectivo criando nanoswimmers modelo artificiais nanoparticles de quimicamente e bioquìmica alterados do ouro.

O modelo podia ajudar a compreender a dinâmica da mobilidade quimiotáctica em um enxame bacteriano, conclui o estudo publicado no jornal Angewandte Chemie.

Chemotaxis do redesign dos cientistas criando nanoswimmers artificiais dos nanoparticles do ouro

O que causa pulular, e se tal comportamento colectivo pode ser traduzido em sistemas inteligentes artificiais, é actualmente um assunto da investigação científica intensiva. Sabe-se que as bactérias que nadam em um bloco denso sentem o líquido circunvizinho diferentemente de um único nadador. Mas ao que nadadores do grau são acelerados em um enxame, e ao que outros factores jogam um papel, é ainda obscuro.

Químico coloidal Qiang no Instituto de Tecnologia de Harbin, em China, e em seus colegas, tem construído agora um modelo artificial simples bactéria-como de nanoswimmers. Observaram o comportamento e a formação quimiotácticos activos dos nadadores em um enxame distintamente móvel.

E seus colegas construíram seus nadadores artificiais das esferas minúsculas do ouro. Com um tamanho 40 cronometram menor do que uma bactéria usual, os nanoparticles do ouro estava abaixo do limite de detecção do microscópio. Contudo, os agradecimentos a um fenômeno da luz-dispersão chamado o efeito de Tyndall, os cientistas podiam observar mudanças maiores na solução que contem nadadores, mesmo com o olho nu.

Usando outras técnicas analíticas, igualmente resolveram a velocidade, a orientação, e a concentração das partículas em um detalhe mais fino.

Os cientistas apreciam trabalhar com nanoparticles do ouro porque as esferas minúsculas formam um estábulo, dispersam a solução, são observadas prontamente com um microscópio de elétron, e as moléculas podem lhes ser anexadas relativamente facilmente.

E seu equipe carregaram primeiramente a superfície de grandes esferas do silicone com as partículas do ouro. Então anexaram escovas do polímero no lado expor das esferas do ouro. Estas escovas foram feitas de correntes do polímero, e com um comprimento de até 80 nanômetros, tornaram as partículas do ouro altamente assimétricas.

Os pesquisadores dissolveram o portador do silicone e tethered uma enzima no lado expor das esferas do ouro de modo que os nanoparticles resultantes fossem cobertos com as escovas longas e grossas do polímero em um lado e com a enzima no outro. Na presença do oxigênio, a enzima da oxidase de glicose decompor a glicose em um composto chamado ácido gluconic.

Para determinar se os nanoswimmers nadariam activamente em um sentido dado, os autores colocaram-nos em uma extremidade de um canal pequeno e colocaram-nos uma fonte permanente da glicose no extremo oposto. Similarmente às bactérias vivas, os nadadores modelo viajaram activamente ao longo do inclinação da glicose para a fonte da glicose.

Este facto apenas não era surpreendente como os nadadores enzymatically conduzidos, autopropulsores são conhecidos da experiência e da teoria. Mas os autores poderiam igualmente detectar o comportamento pulular. Os nanoparticles assimétricos condensaram-se em uma fase separada que se movesse colectivamente ao longo do inclinação nutriente.

Os autores imaginam que os nanoswimmers poderiam mais ser desenvolvidos como modelos físicos valiosos e facilmente acessíveis para estudar o comportamento quimiotáctico e pulular de coisas de vida ou devida no nanoscale.

Source:
Journal reference:

Ji, Y. et al. (2019) Macroscale Chemotaxis from a Swarm of Bacteria-Mimicking Nanoswimmers. Angewandte Chemie. doi.org/10.1002/anie.201907733.