Il campo della scienza dei materiali è diventato in fermento con "strutture metallo-organiche" (MOF), composti versatili costituiti da ioni metallici collegati a ligandi organici, formando così uno-, Due-, o strutture tridimensionali. Ora c'è un elenco sempre crescente di applicazioni per MOF, compresa la separazione dei prodotti petrolchimici, disintossicare l'acqua dai metalli pesanti e dagli anioni fluoruro, e ricavarne idrogeno o addirittura oro.

Ma recentemente, gli scienziati hanno iniziato a creare MOF, costituito da elementi costitutivi che tipicamente costituiscono biomolecole, per esempio. aminoacidi per proteine ​​o acidi nucleici per DNA. Oltre al tradizionale utilizzo dei MOF nella catalisi chimica, questi MOF di derivazione biologica possono essere utilizzati anche come modelli per biomolecole complesse che sono difficili da isolare e studiare con altri mezzi.

Ora, un team di ingegneri chimici dell'EPFL Valais Wallis ha sintetizzato un nuovo MOF di origine biologica che può essere utilizzato come "nanoreattore" - un luogo in cui piccoli, possono verificarsi reazioni altrimenti inaccessibili. Guidati da Kyriakos Stylianou, gli scienziati dei laboratori di Berend Smit e Lyndon Emsley hanno costruito e analizzato il nuovo MOF con molecole di adenina, una delle quattro basi azotate che compongono il DNA e l'RNA.

La ragione di ciò era imitare le funzioni del DNA, uno dei quali include interazioni di legame idrogeno tra adenina e un'altra base azotata, timina. Questo è un passaggio fondamentale nella formazione della doppia elica del DNA, ma contribuisce anche al ripiegamento complessivo sia del DNA che dell'RNA all'interno della cellula.

Studiando il loro nuovo MOF, i ricercatori hanno scoperto che le molecole di timina si diffondono all'interno dei suoi pori. Simulando questa diffusione, hanno scoperto che le molecole di timina erano legate a idrogeno con molecole di adenina sulle cavità del MOF, il che significa che è riuscito a imitare ciò che accade sul DNA.

"Le molecole di adenina agiscono come agenti direttivi della struttura e "bloccano" le molecole di timina in posizioni specifiche all'interno delle cavità del nostro MOF, ", afferma Kyriakos Stylianou. Quindi i ricercatori hanno approfittato di questo blocco e hanno illuminato il MOF caricato di timina, un modo per catalizzare una reazione chimica.

Di conseguenza, le molecole di timina potrebbero essere dimerizzate in un prodotto di-timina, che gli scienziati sono stati in grado di isolare – un enorme vantaggio, dato che la ditimina è correlata al cancro della pelle e ora può essere facilmente isolata e studiata.

"Globale, il nostro studio mette in evidenza l'utilità dei MOF derivati ​​biologicamente come nanoreattori per catturare molecole biologiche attraverso interazioni specifiche, e per trasformarli in altre molecole, "dice Stilianou.