Le molecole sono gli elementi costitutivi del nostro mondo moderno, dai telefoni alle auto ai Doritos. Ma inventarne di nuovi è ancora un processo incredibilmente costoso e dispendioso in termini di tempo. Un gruppo di chimici dell'Università di Chicago vuole trovare un modo migliore.

"Se guardi il diagramma di una molecola, sembra che dovresti essere in grado di agganciarli insieme come Tinkertoys, ma non puoi, " ha detto Ass. Prof. Mark Levin. "Vorremmo cambiare questo."

La loro nuova scoperta, pubblicato il 12 maggio in Natura , rappresenta un primo passo verso quella trasformazione:un modo per tagliare facilmente gli atomi di azoto dalle molecole.

Nonostante decenni di esperimenti, la chimica rimane un'arte in molti modi perché le molecole sono costruite in un lungo, processo iterativo:allegare alcune parti, poi rompendo gli altri in modo da poter inserire nuove parti. Ogni molecola che usiamo, dalle fibre del tuo tappeto ai coloranti che lo hanno colorato ai detersivi che usi per pulirlo, è costruito in questo modo. Ma a volte, le molecole create negli stadi intermedi o come sottoprodotti sono molto tossiche, oppure l'intero processo richiede molto tempo ed elettricità.

Questo processo diventa ancora più laborioso quando scienziati o produttori di farmaci cercano una nuova sostanza chimica, Levi ha detto, dal momento che devono creare così tante opzioni da testare.

"Supponiamo che tu voglia creare un nuovo farmaco che colpisca una parte della cellula che i biologi hanno identificato come importante per le malattie cardiache, " ha detto. "In genere, si esaminano migliaia di molecole solo per trovarne alcune che si attaccano a quella parte della cellula. Poi vai a modificarli, per facilitare l'assorbimento delle molecole da parte dell'organismo o per evitare effetti collaterali. Ogni volta che pensi, dire, "Funzionerebbe meglio con un atomo di carbonio su un lato invece di un azoto?" devi tornare all'inizio e ricominciare da capo con come costruirlo."

Il gruppo di Levin vuole trasformare il campo introducendo modi per modificare direttamente la molecola di interesse. Ci sono alcuni modi per apportare modifiche minori attorno ai bordi, Levi ha detto, ma gli scienziati sono ancora alla ricerca di tecniche per apportare grandi cambiamenti agli scheletri delle molecole.

I chimici di UChicago hanno fatto un passo avanti in questa ricerca, trovare un modo per "cancellare" un atomo di azoto da una molecola. Processi simili attualmente utilizzati generano una molecola molto tossica, ma il gruppo di Levin aggiunge invece un reagente chiave, o chimica reattiva, che scavalca il passaggio intermedio. L'azoto viene rilasciato come N2, e due atomi di carbonio formano un legame al suo posto.

Come nuovo metodo fondamentale, la scoperta apre strade per la costruzione di molecole.

"Una cosa che ti permette di fare è pensare a creare anelli in un modo nuovo, con potenzialmente meno passaggi. Che ti permette di cambiare la logica di come fai le cose, " disse Levin. (Gli anelli di molecole sono un ingrediente frequente nelle sostanze chimiche.)

Il processo non funziona per ogni singola molecola, ma lo fa per molti importanti. Per esempio, Il gruppo di Levin ha testato il metodo su lapatinib, una molecola approvata dalla FDA come farmaco contro il cancro, ed è stato in grado di modificare la sua composizione in modo rapido e semplice.

"Un aspetto di questa scoperta è essere in grado di lavorare effettivamente con una classe di reazioni che è stata ampiamente sottoutilizzata perché è semplicemente orribile con cui lavorare, " disse Levin. "Ma più in generale, speriamo che rappresenti una trasformazione nel pensare a come si ottimizza una molecola".