Notícies
Inici  >  Notícies > Dissenyada una màquina molecular artificial impulsada per la llum

Dissenyada una màquina molecular artificial impulsada per la llum

Imatge que mostra la llum que excita un interruptor molecular (la forma groga entre les capes de molècules en blau, que són el camí) i el moviment de la molècula vermella al llarg del trajecte. El fons és una imatge en color obtinguda amb el microscopi òptic que s’ha fet servir per observar el moviment.

Imatge que mostra la llum que excita un interruptor molecular (la forma groga entre les capes de molècules en blau, que són el camí) i el moviment de la molècula vermella al llarg del trajecte. El fons és una imatge en color obtinguda amb el microscopi òptic que s’ha fet servir per observar el moviment.

Moviment de les molècules que viatgen des de la zona verda, on s’irradien, fins als camins blaus al voltant d’aquesta àrea.

Moviment de les molècules que viatgen des de la zona verda, on s’irradien, fins als camins blaus al voltant d’aquesta àrea.

Imatge artística del moviment de les molècules viatgeres al llarg dels camins de les fibres en una captura de microscopi. Foto: Mònica Amabilino i Pérez

Imatge artística del moviment de les molècules viatgeres al llarg dels camins de les fibres en una captura de microscopi. Foto: Mònica Amabilino i Pérez

21/01/2022

Recerca

Una màquina molecular és un conjunt de molècules que poden fer diferents moviments mecànics en resposta a un estímul. Es tracta d’una estructura clau per al desenvolupament de diverses funcions cel·lulars. La catedràtica de la Facultat de Farmàcia i Ciències de l’Alimentació Lluïsa Pérez-García ha participat en una recerca internacional, liderada per la Universitat de Nottingham, que ha creat una màquina molecular artificial impulsada per la llum. Aquest treball, publicat a la revista Nature Chemistry, és un primer pas per desenvolupar una nova família d’aquest tipus d’estructures moleculars amb aplicacions potencials tant en el camp de la nanomedicina com en el de l’energia.

 

Imita els motors moleculars cel·lulars

Un mecanisme essencial per a les funcions de les cèl·lules en els organismes vius és que els motors moleculars (un tipus de màquines moleculars) viatgin per camins específics de molècules. El nou sistema emula per primera vegada un moviment que es dona al llarg de les fibres de les cèl·lules. Segons els autors del treball, el resultat de la recerca seria l’exemple de màquina molecular artificial que «probablement més s’assembla als motors moleculars cel·lulars».

«En aquest treball, hem demostrat que una fibra molecular sintètica autoassemblada en un líquid es comporta com un camí per al moviment d’un viatger molecular fluorescent situat a una distància de 10.000 vegades la seva longitud. La llum actua com a combustible per afavorir el moviment, mentre que un interruptor molecular barrejat en el sistema sembla que impulsa el viatger en el seu camí», explica Lluïsa Pérez-García, que també és investigadora de l’Institut de Nanociència i Nanotecnologia de la UB (IN2UB).

Els investigadors van utilitzar interaccions entre grups químics de càrrega oposada per crear moviment en aquest sistema estàtic: una molècula catiònica que s’autoassembla formant fibres (el camí), a les quals s’uneix una molècula aniònica fluorescent (el viatger). El tercer component és una molècula aniònica que es comporta com un interruptor molecular: quan se la il·lumina amb llum blava-violeta, debilita la interacció de les molècules viatgeres amb el camí i n’impulsa el moviment al llarg del trajecte.

Els interruptors moleculars alliberen calor quan s’irradien amb la llum, un efecte que ajuda el viatger molecular a moure’s, per la qual cosa el moviment mecànic de l’interruptor, i la calor que s’allibera quan es mou, són importants perquè el sistema funcioni.

Per observar aquests efectes, els investigadors van utilitzar un microscopi òptic especial que va permetre de manera simultània excitar les molècules, fent que es moguessin, i observar-les quan s’il·luminaven, ja que les molècules viatgeres eren fluorescents.

Transportar molècules amb càrrega d’un lloc a un altre

El repte següent dels investigadors és poder transportar altres molècules d’un lloc a un altre de manera controlada i emular la natura aconseguint que també puguin portar una càrrega, però utilitzant la llum com a font d’energia. «Aquest sistema es podria utilitzar per realitzar tasques químiques, potser en dispositius miniaturitzats per detectar productes químics, i també per a l’aplicació de fàrmacs activats per la llum», subratlla Pérez-García.

Un altra aplicació potencial seria dins de la recerca de noves formes d’aprofitar l’energia de la llum. «Ja que es treballa desplaçant els viatgers d’un lloc a un altre, captar l’energia que produeix aquest nou sistema seria una manera molt senzilla d’aconseguir energia», conclou la investigadora.

 

Imatges de la màquina molecular artificial obtingudes per un microscopi de superresolució. Els canvis en la intensitat reflecteixen el moviment molecular.

 

Article de referència:

Samperi, M.; Bdiri, B.; Sleet, C. D. et al. «Light-controlled micron-scale molecular motion». Nature Chemistry, 2021, 13, 1200-1206. Doi: https://doi.org/10.1038/s41557-021-00791-2

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • ??? peu.flickr.alt ???
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona