Como se formam os polímeros?

Pesquisadores da Universidade Cornell observaram a formação de um polímero nos mínimos detalhes e descobriram que as partes que o formam não se juntam tão facilmente

De plásticos a proteínas, polímeros são substâncias importantes e onipresentes. Seu processo de formação é relativamente simples: pedaços de moléculas conhecidos como monômeros se juntam numa fila indiana bastante ordenada. Esses monômeros podem ser todos iguais ou se alternam de vez em quando. Como em toda fila, às vezes alguém precisa colocar as coisas em ordem. No mundo molecular, esse organizador costuma ser um catalisador.

O crescimento das cadeias que formam os polímeros tem sido observado nos laboratórios, mas nunca foi muito bem compreendido. Essas observações se parecem com um vermezinho que vai crescendo até parecer uma grande minhoca. É uma boa analogia, mas talvez não seja muito precisa. Não dá pra perguntar ao catalisador como ele bota tudo em ordem, mas dá pra observá-lo enquanto se manipula a fila em formação. Foi assim que cientistas da Universidade Cornell buscaram revelar o passo-a-passo dos polímeros.

De ponta a ponta

Como era preciso começar com alguma coisa, os pesquisadores coordenados por Chunming Liu fixaram uma cadeia inicial a uma lâmina de vidro. Outra extremidade foi presa a uma partícula magnética ligada a um catalisador a base de rutênio. Dessa forma era possível mover — com uma pinça bem minúscula —o catalisador pra lá e pra cá, pra cima e pra baixo enquanto os monômeros se reuniam a sua volta para se juntar ao polímero em formação. O processo foi observado por meio de microscopia óptica e espectroscopia.

À medida que a cadeia crescia, a equipe de Liu puxava a extremidade com o catalisador. Dessa forma, o polímero ia ficando cada vez mais longo. Até aí, nenhuma novidade. Mas ao observar mais detalhadamente o entorno do catalisador, os cientistas descobriram que o processo não é nem contínuo nem muito organizado.

Os monômeros se juntavam de modo um tanto caótico na ponta com o catalisador, formando uma espécie de novelo molecular. A ponta solta desse novelo, por sua vez, era puxada pelo polímero em formação. Conforme um novelo ia se desfazendo, outro começava a se formar, sendo depois alinhado em um polímero. Na prática, é como se o catalisador fosse um funil que transforma uma massa disforme de moléculas numa linha contínua e organizada.

Esse processo, descrito num artigo publicado na edição de 20/10 da Science, ainda não é bem compreendido. Liu e seus colegas não sabem por que se formam os novelos, mas pretendem aprofundar suas pesquisas para explicar isso. Entender melhor como um catalisador atua na polimerização deve ter consequências importantes, tanto do ponto de vista econômico quanto biológico. Economicamente, isso pode levar ao aperfeiçoamento da fabricação de polímeros diversos — de plásticos a medicamentos. Biologicamente, pode nos levar a compreender melhor processos envolvidos no crescimento de células, como a formação de cadeias de proteínas e de ácidos nucleicos.

Referência

Chunming Liu et al. Single polymer growth dynamics [Dinâmica do crescimento de um polímero único]. Science, Vol. 358, Nº. 6361, pp. 352-355. DOI:10.1126/science.aan6837