Gli scienziati del Trinity hanno creato una suite di nuovi sensori biologici riprogettando chimicamente i pigmenti in modo che agiscano come minuscole trappole di Venere.

I sensori sono in grado di rilevare e catturare molecole specifiche, come inquinanti, e presto avrà una serie di importanti iniziative ambientali, applicazioni mediche e di sicurezza.

porfirine, una classe unica di pigmenti dai colori intensi, noti anche come "pigmenti della vita", fornisce la chiave di questa innovazione rivoluzionaria.

La parola porfirina deriva dalla parola greca porphura, che significa viola, e il primo capitolo che dettaglia la storia medico-chimica delle porfirine risale ai giorni di Erodoto (circa dal 484 al 425 aC).

Questa storia è andata avanti da allora ed è al centro del lavoro del professor Mathias O. Senge al Trinity.

Negli organismi viventi, le porfirine svolgono un ruolo importante nel metabolismo, con gli esempi più importanti sono l'eme (il pigmento dei globuli rossi responsabile del trasporto dell'ossigeno) e la clorofilla (il pigmento della pianta verde responsabile della raccolta della luce e della guida della fotosintesi).

In natura, le versioni attive di queste molecole contengono una varietà di metalli nel loro nucleo, che dà origine a un insieme di proprietà uniche.

I ricercatori del Trinity, sotto la supervisione del professor Mathias O. Senge, Cattedra di Chimica Organica, ha scelto un approccio dirompente per esplorare la versione priva di metalli delle porfirine. Il loro lavoro ha creato una gamma completamente nuova di recettori molecolari.

Forzando le molecole di porfirina a capovolgersi, a forma di sella, sono stati in grado di sfruttare il nucleo precedentemente inaccessibile del sistema.

Quindi, introducendo gruppi funzionali vicino al centro attivo sono stati in grado di catturare piccole molecole, come inquinanti farmaceutici o agricoli, per esempio pirofosfati e solfati, e quindi trattenerli nella cavità simile a un recettore.

Le porfirine sono composti ad alta intensità di colore, quindi quando viene catturata una molecola bersaglio, il colore cambia drasticamente. Ciò sottolinea il valore delle porfirine come biosensori perché è chiaro quando hanno catturato con successo i loro obiettivi.

Karolis Norvaisa, un dottorato di ricerca finanziato dall'Irish Research Council. Ricercatore presso Trinity, e primo autore dello studio, ha detto:"Questi sensori sono come le trappole per acchiappamosche di Venere. Se pieghi le molecole fuori forma, assomigliano alle foglie che si aprono di una Venus flytrap e, se guardi dentro, ci sono peli corti e rigidi che fungono da trigger. Quando qualcosa interagisce con questi peli, i due lobi delle foglie si chiudono a scatto."

I gruppi periferici della porfirina quindi tengono selettivamente in posizione molecole bersaglio adatte all'interno del suo nucleo, creando una tasca di rilegatura funzionale e selettiva, esattamente nello stesso modo in cui le proiezioni simili a dita delle trappole per acchiappamosche di Venere tengono all'interno sfortunati insetti bersaglio.

La scoperta è stata recentemente pubblicata su Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

Il lavoro evidenzia l'inizio di un progetto FET-OPEN H2020 a livello europeo chiamato INITIO, che mira a rilevare e rimuovere gli inquinanti. Il lavoro è stato reso possibile dal finanziamento iniziale della Science Foundation Ireland e da un premio per la cattedra ospite August-Wilhelm Scheer per il professor Senge presso l'Università tecnica di Monaco.

Il professor Senge ha aggiunto:"Ottenere una comprensione delle interazioni del nucleo di porfirina è una pietra miliare importante per i catalizzatori artificiali simili a enzimi a base di porfirina. Arriveremo lentamente ma sicuramente al punto in cui possiamo realizzare e utilizzare il pieno potenziale delle interfacce porfirina-substrato per rimuovere gli inquinanti, monitorare lo stato dell'ambiente, elaborare le minacce alla sicurezza, e fornire diagnosi mediche".