Menor chave do mundo aperta parafusos moleculares

Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/09/2015

Ajustar o parafuso verde (um anel de pilareno) com a chave molecular (azul) tornou os pilarenos 100 vezes mais fortes. [Imagem: Severin Schneebeli Lab/UVM]

Nanochave

Se faltava uma ferramenta adequada para apertar parafusos em nanomáquinase nanorrobôs, Xiaoxi Liu e seus colegas da Universidade de Vermont, nos EUA, acabam de criá-la.

A equipe criou uma nanochave molecular que, segundo eles, permite capturar e mover moléculas a fim de produzir materiais sintéticos complexos, incluindo polímeros e fármacos.

Usando uma substância presente no carvão, chamada antraceno, eles montaram fitas de moléculas em formato de C para criar uma chave de boca de 1,7 nanômetro.

Isto foi possível porque, graças ao fenômeno da quiralidade, as moléculas podem se juntar em uma única direção - a quiralidade é a característica geométrica de objetos que são idênticos em estrutura, mas não podem ser superpostos, como as nossas mãos, por exemplo.

"Elas são como Legos. Essas fitas moleculares formam uma estrutura rígida que é capaz de prender anéis de outras substâncias químicas de um modo semelhante a como a cabeça de um parafuso se encaixa em uma chave de boca," disse Severin Schneebeli, coordenador da equipe.

A nanochave em uma simulação mais realística. [Imagem: Xiaoxi Liu et al. - 10.1002/anie.201506793]

Síntese assistida por quiralidade

Como parafusos a equipe usou uma família de compostos bem conhecidos, chamados "macrociclos pilarenos", frequentemente usados como "alojamento" para abraçar ou modificar outros compostos químicos, em aplicações que vão de medicamentos asubstâncias orgânicas emissoras de luz.

Os experimentos mostraram que a nanochave molecular é capaz de ajustar os pilarenos para mudar o ambiente químico em seu interior, de forma similar a que o giro da cabeça de um parafuso do lado de fora de um motor controla seu funcionamento interno. Os anéis de pilareno ficaram "cerca de 100 vezes mais fortes" depois de serem apertados pela nanochave, segundo a equipe.

A equipe também acredita que o processo usado para fazer a chave - que eles chamam de "síntese assistida por quiralidade" - poderá ser muito útil para controlar o formato de grandes moléculas em geral, ajudando no desenvolvimento de materiais sintéticos mais complexos, incluindo polímeros e medicamentos.

Bibliografia:

Regulating Molecular Recognition with C-Shaped Strips Attained by Chirality-Assisted Synthesis
Xiaoxi Liu, Zackariah J. Weinert, Mona Sharafi, Chenyi Liao, Jianing Li, Severin T. Schneebeli
Angewandte Chemie
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/anie.201506793