¿Foto o reflexión? La luz láser determina la manejabilidad de las moléculas
Siete de los diez medicamentos más comunes contienen medicamentos quirales. Estas son moléculas que se presentan en forma de mano derecha o izquierda. En la síntesis química, ambas formas se producen generalmente en partes iguales y luego deben separarse, ya que la manejabilidad determina el efecto en el cuerpo. Los físicos de la Universidad Goethe han logrado utilizar la luz láser para producir moléculas específicas para diestros y zurdos.
En el centro está el modelo de ácido fórmico. El código de color de la esfera que la rodea muestra la manejabilidad media del ácido fórmico para cada dirección de la que proviene el láser. Si disparas desde el lado derecho (flecha derecha) obtienes el ácido fórmico de la mano derecha, si disparas desde el lado izquierdo obtienes el ácido fórmico de la mano izquierda. Los dos ácidos fórmicos quirales reflejan la estructura medida de las moléculas.
Goethe-Universität Frankfurt am Main
"Para la industria farmacéutica sería un sueño si en lugar de utilizar la química húmeda para transferir una molécula con luz de una mano a la otra", explica el Prof. Reinhard Dörner del Instituto de Física Nuclear de la Universidad Goethe. Su estudiante de doctorado Kilian Fehre ha dado un paso decisivo hacia la realización de este sueño. Su observación: "Dependiendo de la dirección en la que la luz del láser golpea la molécula de partida, surge la variante para diestros o zurdos.
Para su experimento, Kilian Fehre utilizó una molécula plana, el ácido fórmico. Lo excitó con un intenso pulso de láser polarizado circularmente para transformarlo en una forma quiral. Al mismo tiempo, la molécula se rompió en sus componentes atómicos como resultado de la irradiación. La destrucción de la molécula fue necesaria para que el experimento pudiera comprobar si había surgido la variante de la imagen o de la imagen espejo.
Fehre utilizó para el análisis el "microscopio de reacción" (método COLTRIMS) desarrollado en el Instituto de Física Nuclear. Esto permite la investigación de moléculas individuales en un haz molecular. Después de la descomposición explosiva de la molécula, el detector mide con gran precisión desde qué dirección y a qué velocidad llegan los fragmentos. Esto permite reconstruir la estructura espacial de la molécula.
Para poder producir selectivamente moléculas quirales con la manejabilidad deseada en el futuro, será necesario asegurar que las moléculas estén orientadas de la misma manera en relación con el rayo láser polarizado circularmente. Esto podría lograrse alineándolos primero espacialmente con una luz láser de onda larga.
Este hallazgo también podría desempeñar un papel clave en la producción de mayores cantidades de moléculas con una sola mano. Aquí, sin embargo, los investigadores sospechan que uno preferiría irradiar líquidos que gases con luz láser. "Hasta entonces, sin embargo, todavía queda mucho trabajo por hacer", aprecia Kilian Fehre.
La detección y manipulación de moléculas quirales con luz es el tema de un área de investigación especial financiada por la Fundación Alemana de Investigación (DFG) desde 2018 con el pegadizo nombre "ELCH", a la que se han unido científicos de Kassel, Marburgo, Hamburgo y Frankfurt. "Esta financiación a largo plazo y la estrecha cooperación en el Centro de Investigación Colaborativa nos da la energía para aprender a controlar la quiralidad en una gran clase de moléculas en el futuro", dice Markus Schöffler, uno de los directores de proyecto de Frankfurt del Centro de Investigación Colaborativa.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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