Rivoluzione nella progettazione molecolare: svelata la chiralità switchabile nelle doppie eliche bioispirate

RomeI ricercatori dell'Università della Scienza di Tokyo hanno fatto una grande scoperta creando una nuova tipologia di molecola chiamata monometallofoldamers a doppia elica. Queste molecole sono in grado di cambiare forma, rendendole estremamente utili. Sono stabili e facilmente controllabili. Questa scoperta potrebbe portare a numerosi nuovi impieghi, come la creazione di materiali con proprietà regolabili e lo sviluppo di nuovi sistemi di elaborazione molecolare delle informazioni.

L'innovazione consiste in un complesso con un singolo ione metallico al centro di eliche. La struttura può cambiare direzione di avvolgimento, sia a sinistra che a destra, in base al solvente utilizzato. Questa capacità permette di creare materiali con specifiche proprietà chirali sensibili alle condizioni esterne.

Caratteristiche distintive di questi monometallofoldameri includono:

• Elicità modulabile in risposta a solventi achirali
• Elevata stabilità e possibilità di personalizzazione
• Potenziale per la replicazione e trasmissione delle proprietà chirali

Questa scoperta rappresenta un grande passo avanti nei materiali chirali. Le molecole a forma di spirale tradizionali solitamente non riescono a invertire facilmente la loro direzione di torsione, specialmente in modo controllato. Questo risultato potrebbe dare origine a nuovi metodi per gestire strutture complesse, simili al DNA, ma con potenzialmente migliori caratteristiche.

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Il Prof. Hidetoshi Kawai e il suo team hanno utilizzato filamenti con unità a forma di L per creare strutture elicoidali. L'analisi tramite cristallografia a raggi X ha rivelato che queste strutture formano una doppia elica con un catione di zinco al centro. La loro ricerca ha dimostrato che queste eliche possono svolgersi ad alte temperature e richiudersi a temperature più basse, evidenziando una stabilità dinamica.

Questi risultati hanno applicazioni pratiche. In solventi non polari come toluene, esano o etere dietilico, le eliche assumono una forma sinistrorsa (forma M). In solventi basici di Lewis come acetone o DMSO, si trasformano in una forma destrorsa (forma P). L'aggiunta di catene chirali a un filamento dell'elica può trasferire questa chiralità a un filamento non chiralico, amplificando così il segnale chirale.

Questa capacità di commutazione e trasmissione chirale promette numerose applicazioni entusiasmanti:

• Creazione di sensori chirali avanzati
• Sviluppo di materiali con proprietà ottiche commutabili
• Approcci innovativi ai sistemi di elaborazione delle informazioni molecolari

Controllare la forma delle molecole può creare sistemi organizzati simili a quelli naturali, aprendo la strada ad avanzamenti nella scienza dei materiali e nella biologia sintetica. Questa scoperta rappresenta un passo significativo verso la creazione di sistemi molecolari artificiali efficaci quanto il DNA naturale.