Nei laboratori dell'Università di Manchester è in corso una rivoluzione industriale su scala ridotta con lo sviluppo di una macchina altamente complessa che imita il modo in cui le molecole vengono prodotte in natura.

La macchina molecolare artificiale sviluppata dal professor David Leigh FRS e dal suo team presso la School of Chemistry è la macchina molecolare più avanzata del suo genere al mondo. Il suo sviluppo è stato pubblicato sulla rivista Scienza .

Il professor Leigh spiega:"Lo sviluppo di questa macchina che utilizza molecole per produrre molecole in un processo sintetico è simile alla catena di montaggio robotica negli stabilimenti automobilistici. Tali macchine potrebbero in definitiva portare al processo di rendere le molecole molto più efficienti ed economiche. Ciò andrà a vantaggio di tutti i tipi di aree di produzione poiché molti prodotti artificiali iniziano a livello molecolare. stiamo attualmente modificando la nostra macchina per produrre farmaci come la penicillina".

La macchina è lunga solo pochi nanometri (pochi milionesimi di millimetro) ed è visibile solo con appositi strumenti. La sua creazione è stata ispirata da fabbriche molecolari complesse naturali in cui le informazioni del DNA vengono utilizzate per programmare il collegamento dei blocchi molecolari nell'ordine corretto. La più straordinaria di queste fabbriche è il ribosoma, un'enorme macchina molecolare presente in tutte le cellule viventi.

La macchina del professor Leigh è basata sul ribosoma. È dotato di un anello funzionalizzato di dimensioni nanometriche che si muove lungo una traccia molecolare, raccogliendo elementi costitutivi situati sul percorso e collegandoli insieme in un ordine specifico per sintetizzare la nuova molecola desiderata.

Innanzitutto l'anello viene infilato su un filamento molecolare utilizzando ioni di rame per dirigere il processo di assemblaggio. Quindi un "braccio reattivo" viene collegato al resto della macchina e inizia a funzionare. L'anello si muove su e giù per il filo finché il suo percorso non viene bloccato da un gruppo ingombrante. Il braccio reattivo quindi stacca l'ostacolo dal binario e lo fa passare in un altro punto della macchina, rigenerando il sito attivo sul braccio. L'anello è quindi libero di muoversi ulteriormente lungo il filo finché il suo percorso non viene ostruito dal blocco costitutivo successivo. Questo, a sua volta, viene rimosso e passato al sito di allungamento sull'anello, costruendo così una nuova struttura molecolare sull'anello. Una volta rimossi tutti gli elementi costitutivi dal tracciato, l'anello si sfila e la sintesi è finita.

Il professor Leigh afferma che l'attuale prototipo è ancora lontano dall'essere efficiente quanto il ribosoma:"Il ribosoma può mettere insieme 20 blocchi al secondo fino a quando ne vengono collegati fino a 150. Finora abbiamo usato la nostra macchina solo per collegare insieme 4 blocchi ed è ci vogliono 12 ore per collegare ogni blocco. Ma puoi mettere in parallelo in modo massiccio il processo di assemblaggio:stiamo già utilizzando un milione di milioni (1018) di queste macchine che lavorano in parallelo in laboratorio per costruire molecole".

Il professor Leigh continua:"Il prossimo passo è iniziare a usare la macchina per creare molecole sofisticate con più elementi costitutivi. Il potenziale è che sia in grado di creare molecole che non sono mai state viste prima. Non sono fatte in natura e possono non essere fatto sinteticamente a causa dei processi attualmente utilizzati. Questa è una possibilità molto eccitante per il futuro."