I chimici della Northwestern University hanno utilizzato la luce visibile e nanoparticelle estremamente piccole per creare rapidamente e semplicemente molecole della stessa classe di molti composti guida per lo sviluppo di farmaci.

Spinto dalla luce, i catalizzatori di nanoparticelle eseguono reazioni chimiche con prodotti chimici molto specifici, molecole che non solo hanno le giuste formule chimiche, ma hanno anche disposizioni specifiche dei loro atomi nello spazio. E il catalizzatore può essere riutilizzato per ulteriori reazioni chimiche.

Le nanoparticelle di semiconduttori sono note come punti quantici, così piccoli da essere larghi solo pochi nanometri. Ma la piccola dimensione è potere, fornire al materiale attraenti proprietà ottiche ed elettroniche non possibili su scale di lunghezza maggiore.

"I punti quantici si comportano più come molecole organiche che come nanoparticelle metalliche, " ha detto Emily A. Weiss, che ha condotto la ricerca. "Gli elettroni sono schiacciati in uno spazio così piccolo che la loro reattività segue le regole della meccanica quantistica. Possiamo trarne vantaggio, insieme al potere modellante della superficie delle nanoparticelle".

Questo lavoro, pubblicato di recente dalla rivista Chimica della natura , è il primo utilizzo della superficie di una nanoparticella come modello per una reazione guidata dalla luce chiamata cicloaddizione, un meccanismo semplice per rendere molto complicato, composti potenzialmente bioattivi.

"Utilizziamo i nostri catalizzatori di nanoparticelle per accedere a questa desiderabile classe di molecole, chiamati ciclobutani tetrasostituiti, attraverso semplici, reazioni one-step che non solo producono le molecole in alta resa, ma con la disposizione degli atomi più importanti per lo sviluppo dei farmaci, "Ha detto Weiss. "Queste molecole sono difficili da fare in qualsiasi altro modo".

Weiss è Mark and Nancy Ratner Professor di Chimica al Weinberg College of Arts and Sciences. È specializzata nel controllo dei processi elettronici guidati dalla luce in punti quantici e nel loro utilizzo per eseguire la chimica guidata dalla luce con una selettività senza precedenti.

I catalizzatori di nanoparticelle utilizzano l'energia della luce visibile per attivare le molecole sulle loro superfici e fonderle insieme per formare molecole più grandi in configurazioni utili per applicazioni biologiche. La molecola più grande si stacca quindi facilmente dalla nanoparticella, liberando la nanoparticella per essere riutilizzata in un altro ciclo di reazione.

Nel loro studio, Weiss e il suo team hanno utilizzato nanoparticelle a tre nanometri fatte di seleniuro di cadmio semiconduttore e una varietà di molecole starter chiamate alcheni in soluzione. Gli alcheni hanno doppi legami carbonio-carbonio centrali che sono necessari per formare i ciclobutani.

Lo studio è intitolato "Cicloaddizioni intermolecolari regio e diastereoselettive [2+2] fotocatalizzato da punti quantici".