Quiralidade sai do nível molecular e chega à microescala

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/11/2021

Agora não estamos mais limitados às moléculas quirais: São microestruturas quirais nativas, que se montam sozinhas.
[Imagem: Ki Hyun Park et al. - 10.1021/acsnano.1c05888]

Quiralidade ampliada

A quiralidade, ou lateralidade, é um elemento crucial da vida.

Assim como nossas mãos esquerda e direita, duas formas quirais de uma mesma molécula são uma o reflexo da outra, não se alinhando se forem postas uma sobre a outra. Em todas as principais biomoléculas - aminoácidos, DNA, RNA - a vida usa apenas uma forma de lateralidade molecular.

Agora, pesquisadores da Coreia do Sul tiraram pela primeira vez a quiralidade da escala molecular, ampliando-a mais de mil vezes, trazendo-a para a microescala.

O primeiro resultado prático é um material "quiro-óptico", que opera na promissora região do infravermelho de ondas curtas. Mas a técnica em si é altamente promissora para inúmeras aplicações, da biologia às telecomunicações e às técnicas de imageamento, incluindo imagens médicas.

Isso porque trazer a quiralidade para a microescala aumenta largamente a resposta óptica dos materiais. Enquanto os materiais em nanoescala operam em comprimentos de onda muito específicos, as estruturas em microescala respondem em uma ampla faixa de cores, dos 200 nanômetros aos 2,5 micrômetros.

"É importante ressaltar que podemos ajustar a atividade quiro-óptica simplesmente alterando as condições da reação. Esta abordagem pode ser estendida a plataformas de materiais para o desenvolvimento de dispositivos ópticos de próxima geração, metamateriais, telecomunicações e catalisadores assimétricos," escreveu a equipe.

Os elementos básicos das microestruturas quirais são cobre e enxofre.
[Imagem: Ki Hyun Park et al. - 10.1021/acsnano.1c05888]

Automontagem

Inicialmente, Ki Hyun Park e seus colegas induziram a automontagem de nanopartículas quirais controlando as forças de atração e repulsão entre as moléculas de cisteína, um dos aminoácidos naturais, que só ocorre na natureza em uma de suas formas quirais, a L-cisteína.

Durante o processamento, que funciona inteiramente por automontagem, a quiralidade molecular da cisteína foi transferida para a quiralidade em nanoescala das nanopartículas e, em seguida, transferida para a quiralidade em escala micrométrica, criando estruturas em formato de flor com dimensões entre 1,5 e 2,2 micrômetros.

Isto significa que agora será possível construir estruturas quirais em larga escala com funcionalidades ópticas. Ajustar a polarização dessas fontes de luz, por exemplo, pode ser útil para estimulação neural infravermelha, geração de imagens biológicas, sensoriamento e termometria.

"Vamos trabalhar para expandir a faixa de comprimento de onda da atividade quiro-óptica para a região do infravermelho de ondas curtas, remodelando assim nossas vidas diárias na forma de um biocódigo de barras que poderá armazenar uma grande quantidade de informações sob a pele," adiantou o professor Jihyeon Yeom.

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