Negli anni Sessanta, il sedativo talidomide era molto popolare come uno dei pochi non barbiturici, sonniferi da banco sul mercato. Quando i medici hanno iniziato a notare che aiutava anche ad alleviare le nausee mattutine nelle donne in gravidanza, molti hanno iniziato a raccomandarlo ai pazienti per questo uso off-label. Ciò che seguì fu un'esplosione mondiale nel numero di bambini nati con la focomelia, arti accorciati o assenti. Bambini le cui madri erano state raccomandate dal talidomide dai loro medici.

Il talidomide era un composto altrimenti innocuo, quindi cosa ha causato effetti collaterali così deleteri? La risposta sta nella proprietà della chiralità.

Proprio come un paio di mani, alcune molecole esistono in due strutture, noti come enantiomeri, che sono immagini speculari distinguibili l'una dell'altra. Queste sono chiamate molecole chirali. Queste molecole chirali molto frequentemente costituiscono la base per molti importanti prodotti farmaceutici. Ma quando si sintetizzano queste molecole per i prodotti farmaceutici, prodotti farmaceutici come talidomide, ibuprofene, penicillina, e molti altri:è molto difficile sapere quale "mano" avrai, e così i produttori finiscono con lotti di molecole che sono un mix di entrambi gli enantiomeri. In contrasto con queste molecole chirali sintetiche, le molecole che compongono la vita sulla Terra sono omochirali, cioè tutti gli zuccheri, DNA, aminoacidi, e le proteine ​​esistono solo in una delle loro due forme enantiomeriche. Qui sta il problema:quando i prodotti farmaceutici chirali sono fabbricati senza considerare la loro "mano, "un enantiomero può essere terapeutico mentre l'altro è tossico.

Quindi i produttori di prodotti farmaceutici hanno un interesse acquisito nell'essere in grado di creare lotti di queste molecole chirali e separare una mano dall'altra. Per la maggior parte, questo viene fatto creando una superficie di molecole chirali di un singolo enantiomero. Quando ci passi sopra altre molecole chirali, le molecole di superficie omochirale si aggrapperanno a quelle del loro enantiomero opposto, intrappolandoli in superficie, permettendo solo alle molecole dell'enantiomero desiderato di passare con successo. Quel modo, ciò che gli rimane sono molecole di un solo enantiomero, che possono poi essere utilizzati in prodotti farmaceutici senza correre il rischio di tossicità.

Mentre molte aziende sono riuscite a creare le proprie superfici chirali artificiali per questo scopo, Nisha Shukla e Andrew Gellman hanno sviluppato una serie di nuovi, metodi più semplici per realizzare superfici metalliche naturalmente chirali, come delineato nella loro prospettiva "Superfici metalliche chirali per processi enantioselettivi, " pubblicato in Materiali della natura .

"Fino al nostro lavoro originale, nessuno sapeva che le superfici metalliche potessero avere strutture intrinsecamente chirali, "dice Gelman, un professore di ingegneria chimica. "Ma questa scoperta potrebbe offrire nuovi processi per fare chimica chirale enantioselettiva e quindi consentire nuove vie per prodotti farmaceutici chirali enantiomericamente puri".

La maggior parte delle superfici chirali nell'uso pratico, secondo Gelman, sono realizzati con materiali achirali che vengono poi trattati o modificati con adsorbati chirali enantiomericamente puri, rendendoli chirali e quindi utilizzabili nella separazione chirale. Ma questa nuova ricerca ha mostrato per la prima volta che ci sono molte strade per preparare materiali inorganici, metalli in particolare, che sono già intrinsecamente chirali, il che significa che non devono essere trattati con questi adsorbati chirali per essere utili.

"Questi materiali inorganici chirali sono molto più efficienti dei materiali organici tradizionalmente usati, "dice Shukla, principale scienziato dei sistemi nell'acceleratore di ricerca ingegneristica, "poiché possono mantenere la loro struttura chirale a temperature più elevate e in condizioni in cui i materiali organici chirali si decompongono".

Ma come con qualsiasi processo commerciale, per essere praticabile, deve essere scalabile. Attraverso la loro ricerca su queste superfici intrinsecamente chirali e l'analisi dei recenti sviluppi nel campo, Gellman e Shukla hanno dimostrato che il percorso verso la fabbricazione scalabile di queste aree ad alta superficie, sono possibili superfici enantiomericamente pure. Nella loro ricerca, delineano una serie di potenziali metodi per svilupparli:dalla crescita di film metallici chirali, per imprimere superfici con motivi chirali, allo sviluppo di nanoparticelle chirali. Presentano anche la possibilità di imprimere orientamenti di superficie chirali in substrati strutturati, anche se questo richiederà ulteriori indagini.

"Ognuno di questi metodi ha il potenziale per portare la produzione completamente scalabile di superfici metalliche chirali in una serie di industrie, compresi i prodotti farmaceutici, prodotti agrochimici, e altri, ", afferma Gellman. "Quale metodo è più efficiente dipende in ultima analisi dai problemi affrontati da quella particolare industria e dalla specifica chimica chirale che un produttore sta cercando di controllare".