Molti farmaci sono molecole contorte con due versioni di immagini speculari, ma il corpo ne usa solo uno. Ispirato dai batteri fotosintetici, un team dell'Università del Michigan ha costruito un catalizzatore che guida le reazioni chimiche verso la versione corretta delle molecole contorte. Potrebbe portare a una produzione più efficiente di alcuni farmaci.

Il ricciolo nelle molecole dei farmaci, una proprietà nota come chiralità, li aiuta a interagire con molecole similmente curve nelle cellule umane. La molecola con la curva opposta è inattiva o, nel peggiore dei casi può essere molto tossico. Eppure i processi chimici di solito ci danno entrambe le versioni di molecole chirali, o enantiomeri, in egual quantità.

"Oggi i catalizzatori chirali sono stati ottimizzati per funzionare in liquidi costosi e dannosi per l'ambiente. Questi catalizzatori possono produrre quasi esclusivamente enantiomeri di sinistra o di destra, ma quando vogliamo portare reazioni in acqua, sono distrutti, " ha detto Nicholas Kotov, il Professore di Ingegneria Joseph B. e Florence V. Cejka, che ha guidato il team che ha progettato e testato il nuovo catalizzatore.

Sarebbe più economico e sicuro eseguire le reazioni in acqua. I catalizzatori sviluppati dal team di Kotov possono farlo. Sono assemblaggi di nanoparticelle minerali, costituito principalmente da ossido di zinco. Imitano gli organi su scala nanometrica nei batteri, e sono almeno 10 volte migliori nel selezionare una particolare versione di una molecola chirale rispetto ai catalizzatori precedenti di questo tipo.

"La nostra selettività chirale è costantemente superiore al 20% mentre le precedenti reazioni di tipo simile hanno rotto a malapena l'1%, " disse Kotov. "Il venti per cento potrebbe non sembrare molto, ma già è tecnologicamente prezioso perché riduce sostanzialmente il costo del prodotto previsto."

Ad esempio, alcuni farmaci, che attualmente contengono quantità uguali di enantiomeri attivi e inattivi, potrebbero essere prodotti in modo più efficiente con questi catalizzatori.

"Il risparmio sui costi è già possibile perché i catalizzatori sono economici, stabile e riutilizzabile. Anche sostituire i solventi organici con l'acqua fa una grande differenza sia per l'economia che per l'ambiente."

Ecco come funzionano i catalizzatori:gli spazi tra le nanoparticelle chirali all'interno della "sovraparticella" da 0,0001 millimetri sono attorcigliati, quindi preferiscono ospitare molecole con una curva simile. Le nanoparticelle catturano la luce e la trasformano in cariche elettriche, che sono passati alle molecole negli spazi vuoti.

Le molecole usano l'energia per formare un nuovo legame. Le molecole con le torsioni corrette trascorrono più tempo all'interno della sovraparticella, così finiscono per produrre più prodotti contorti.

Il team sta esplorando come migliorare ulteriormente la selettività chirale, magari usando la luce distorta.

Lo studio è pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .