I ricercatori della Tokyo Tech hanno sviluppato un contenitore di dimensioni nanometriche dotato di fotointerruttori che assorbe composti idrofobici di varie dimensioni e forma nell'acqua e successivamente li rilascia quantitativamente tramite uno stimolo luminoso non invasivo. Gli interruttori installati consentono il riutilizzo del container dopo il corretto rilascio del carico. Il nuovo sistema rappresenta una piattaforma versatile per sviluppi futuri in campi come la chimica dei materiali e la biomedicina.

I ricercatori del Laboratorio di chimica e scienze della vita della Tokyo Tech hanno sviluppato un nano-contenitore di tipo micella che può essere commutato dallo stato assemblato a quello smontato tramite una semplice irradiazione di luce. Lo stimolo luminoso induce un cambiamento strutturale nelle subunità anfifiliche, che chiude la loro tasca di rilegatura integrata e contemporaneamente provoca lo smontaggio (vedi Figura 2).

In una recente pubblicazione in Comunicazioni sulla natura , Lorenzo Catti (borsista post-dottorato JSPS/Humboldt), Natsuki Kishida, Michito Yoshizawa e i suoi collaboratori dimostrano con successo come combinare l'uso dell'acqua e della luce, entrambi ingredienti essenziali per la vita, in un sistema di consegna rispettoso dell'ambiente. "Acqua e luce sono risorse abbondanti e pulite sulla terra, " Afferma il Dr. Yoshizawa. "L'uso attivo di entrambi nella chimica dei materiali e di sintesi è stato raramente realizzato finora, ma è una necessità urgente per lo sviluppo di tecnologie moderne sostenibili".

Il risultato è fondato su un piccolo cambiamento di design nella subunità del contenitore di dimensioni nanometriche. Spostando i due pannelli poliaromatici su un precedente composto anfifilico (Figura 2, a sinistra) un atomo di carbonio più vicino, gli autori hanno consentito una reazione fotochimica tra i pannelli che porta alla chiusura quantitativa della tasca di legame (Figura 2, Giusto). Inoltre, il gruppo è stato in grado di dimostrare che questa reazione è parzialmente e completamente reversibile per irraggiamento luminoso e riscaldamento, rispettivamente.

Lo studio fa parte dello sforzo di sviluppo in corso del gruppo verso sistemi di nanoflask rispettosi dell'ambiente con funzionalità controllabili. Il nuovo sistema può essere considerato una "micella aromatica, " un concetto che è stato introdotto dal gruppo nel 2013.

È stato dimostrato che l'assorbimento di molecole ospiti insolubili in acqua nel contenitore è facilmente ottenibile tramite un semplice protocollo di macinazione. L'aggiunta di acqua ai solidi risultanti ha dato soluzioni caratteristicamente colorate, che mostrava bande di assorbimento UV-visibili assegnabili alle molecole ospiti legate. Il carattere flessibile del nano-contenitore ha permesso l'assorbimento di un'ampia varietà di composti, quali coloranti a bastoncino e planari e fullereni sferici, in acqua. Il rilascio quantitativo dei composti ospiti potrebbe essere ottenuto tramite irraggiamento della soluzione acquosa per 10 minuti a temperatura ambiente. Il rilasciato, gli ospiti insolubili in acqua potrebbero inoltre essere recuperati con successo tramite semplice filtrazione, dando luogo ad una soluzione limpida incolore contenente solo gli anfifili chiusi.

"In un contesto biomedico, il sistema sviluppato è molto promettente per futuri progressi nella somministrazione non invasiva di biomolecole e droghe sintetiche, " Ha concluso il Dr. Yoshizawa. I futuri miglioramenti del sistema mirano a consentire una fonte di luce più debole per l'irradiazione, che avvicinerà ulteriormente il sistema all'applicazione di consegna in vivo prevista.