Las estructuras helicoidales son omnipresentes en toda la biología, desde la hélice bicatenaria del ADN hasta cómo las células del músculo cardíaco forman una banda en espiral. Inspirándose en esta escalera retorcida, investigadores de la Escuela de Graduados en Ciencias e Ingeniería Avanzadas de la Universidad de Hiroshima han desarrollado un polímero sintético que se organiza en una hélice controlada.
Publicaron sus resultados el 24 de octubre. Química aplicada.
“Inspirándose en las elegantes estructuras helicoidales biológicas, se ha dedicado un esfuerzo considerable al desarrollo de cuerpos helicoidales artificiales con una lateralidad definida para una amplia gama de aplicaciones potenciales, incluyendo memoria, dispositivos de detección, fases estacionarias quirales, catálisis asimétrica y filtrado de espín”, dijo el autor correspondiente Takeharu Haino, Prof. Escuela de Graduados en Ciencias e Ingeniería Avanzadas de la Universidad de Hiroshima. “El polímero supramolecular helicoidal que se presenta aquí es un nuevo tipo de polímero helicoidal”.
Los polímeros son una clase amplia que se caracteriza por las grandes moléculas que los componen. Se pueden encontrar en la naturaleza como proteínas y muchos otros, incluido el ADN, y en una serie de funciones industriales, incluidos los materiales plásticos sintéticos. Las moléculas de un polímero supramolecular típicamente interactúan para formar enlaces no covalentes, que exhiben un comportamiento específico altamente direccional e instantáneo dependiendo de su disposición. El polímero que desarrolló el equipo de la Universidad de Hiroshima se conoce como pseudopolicatenano y contiene enlaces mecánicos además de enlaces no covalentes. Los enlaces mecánicos se pueden romper por la fuerza sin alterar la estructura química de los enlaces no calientes, una propiedad atractiva a la hora de crear materiales que requieren un control preciso.
Generalmente, estas estructuras helicoidales se clasifican como “de una mano”, lo que significa que su giro gira en una sola dirección. Como tal, la forma en que interactúan con otros materiales está determinada por su dirección de torsión. Si los investigadores pueden controlar si ese giro es hacia la izquierda o hacia la derecha, por así decirlo, podrán controlar cómo se comporta el polímero cuando se aplica a diferentes situaciones.
“Los polímeros helicoidales son potencialmente útiles para una variedad de propósitos; sin embargo, la síntesis de polímeros helicoidales con selectividad ha sido un desafío”, dijo Hino. “Aquí presentamos un método sintético novedoso para polímeros helicoidales con destreza manual preferida mediante polimerización supramolecular controlada mediante dimerización complementaria de unidades de hendidura de bisporfirina”.
Las unidades de hendidura de bisporfirina son componentes moleculares que pueden unirse con otros componentes para formar complejos moleculares con polímeros. Al inducir estratégicamente la unión de estas unidades (dimerización), los investigadores pueden determinar preoperatoriamente la reactividad del polímero resultante.
“La novedosa técnica propuesta para controlar la lateralidad de los polímeros de pseudopolicatenano helicoidales supramoleculares allana el camino para el estudio de materiales poliméricos supramoleculares con helicidad controlada y funciones gobernadas por enlaces mecánicos”, dijo Hino. “Nuestro objetivo es aplicar estos nuevos polímeros supramoleculares helicoidales a la separación y catálisis de materiales (o aceleración de reacciones químicas) y desarrollar una nueva química funcional de los polímeros supramoleculares helicoidales”.