Hideto Tsuji, professore alla Toyohashi University of Technology, e i suoi colleghi hanno fatto la prima scoperta mondiale dell'azione della "colla molecolare" di una molecola elicoidale antioraria per incollare insieme due molecole elicoidali antiorario strutturalmente diverse. Questa scoperta è stata annunciata il 24 marzo in Rapporti scientifici . In precedenza era impossibile legare due polimeri arrotolati nella stessa direzione. Di conseguenza, il grado di libertà nella combinazione di polimeri è aumentato, e lo sviluppo di nuovi materiali polimerici con varie proprietà è diventato possibile.

Il gruppo di ricerca guidato dal professor Hideto Tsuji conduce ricerche di base e applicate su polimeri biodegradabili derivati ​​da risorse rinnovabili come la fecola di mais o di patate. Il gruppo studia principalmente un tipico polimero biodegradabile poli(acido lattico). L'acido polilattico viene idrolizzato e degradato nel corpo umano e l'acido lattico risultante viene metabolizzato senza causare effetti negativi per il corpo. A causa di questo vantaggio, l'acido polilattico è utilizzato in applicazioni mediche come materiale per impalcature per la rigenerazione dei tessuti e anche in applicazioni ambientali.

L'acido polilattico contiene un carbonio asimmetrico e quindi si presenta come enantiomero L o D, vale a dire poli(L-acido lattico) o poli(D-acido lattico) (Fig. 1). Poiché l'interazione tra diversi enantiomeri (es. tra L e D) è più forte di quella tra gli stessi enantiomeri (es. tra D e D), la miscelazione dei due enantiomeri porta alla co-cristallizzazione di un enantiomero L e di un enantiomero D (questo fenomeno è anche chiamato formazione di stereocomplessi). Lo stereocomplesso ha un punto di fusione più alto, migliori proprietà meccaniche, e maggiore resistenza al calore e resistenza all'idrolisi rispetto a quelle dei loro enantiomeri costituenti, e quindi lo stereocomplesso può avere applicazioni più ampie rispetto a quelle dei materiali biodegradabili convenzionali. In queste circostanze, La formazione di stereocomplessi tra acido polilattico è stata oggetto di ricerche approfondite negli ultimi anni.

L-poli (acido lattico) è elicoidale in senso antiorario, e D-poli(acido lattico) è elicoidale in senso orario. Perciò, il fatto che L-poli(acido lattico) e D-poli(acido lattico) formino insieme uno stereocomplesso indica che una molecola elicoidale antioraria e una molecola elicoidale antioraria sono fortemente attratte l'una dall'altra. Tsuji et al. hanno anche scoperto che la miscelazione degli enantiomeri L e D del poli(2-acido idrossibutanoico) (Fig. 1) (un poli(acido lattico) con il suo gruppo metilico sostituito da un gruppo etilico) porta anche alla formazione di stereocomplessi. Inoltre, ci sono segnalazioni degli stessi fenomeni che si verificano all'acido poli(2-idrossi-3-metilbutanoico) (Fig. 1) (un acido poli(lattico) con il suo gruppo metilico sostituito da un gruppo isopropilico) e che si verificano anche tra acido poli(acido lattico) ) con diverse catene laterali (ad esempio, tra L-poli(acido lattico) e D-poli(acido 2-idrossibutanoico)). Tutti questi fenomeni indicano la presenza di una forte interazione tra una molecola elicoidale antioraria ed una molecola elicoidale antioraria.

Questa volta, Tsuji et al. hanno trovato l'azione di una molecola ad elica antioraria per incollare due molecole ad elica antioraria strutturalmente diverse che altrimenti non si legano l'una all'altra (Fig. 2). Questa scoperta indica che una molecola ad elica antioraria avrebbe anche l'azione di incollare due molecole ad elica antioraria strutturalmente diverse che altrimenti non si legherebbero l'una all'altra. Attraverso l'esperimento utilizzando D-poli (acido lattico), L-poli(acido 2-idrossibutanoico), e D-poli(acido 2-idrossi-3-metilbutanoico), Tsuji et al. hanno scoperto per la prima volta al mondo che l'L-poli(acido 2-idrossibutanoico) ad elica antioraria agisce come "colla molecolare elicoidale" per incollare il D-poli(acido lattico) elicoidale in senso orario e il D-poli(2-idrossibutanoico) ad elica oraria acido -3-metilbutanoico) e quindi co-cristallizza queste due D-molecole nonostante queste due di solito non co-cristallizzino. Questa scoperta ha aperto la porta al legame di vari polimeri che sono arrotolati nella stessa direzione. Ora che il grado di libertà nella combinazione di polimeri è aumentato, è diventato possibile lo sviluppo di nuovi materiali polimerici con varie proprietà.