La luz visible y los catalizadores de nanopartículas producen moléculas bioactivas deseables

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La luz visible y los catalizadores de nanopartículas producen moléculas bioactivas deseables

Los químicos de la Universidad de Northwestern han usado luz visible y nanopartículas extremadamente pequeñas para crear rápida y simplemente moléculas que son de la misma clase que muchos compuestos de plomo para el desarrollo de fármacos.

Impulsados ​​por la luz, los catalizadores de nanopartículas realizan reacciones químicas con productos químicos muy específicos, moléculas que no solo tienen las fórmulas químicas correctas, sino que también tienen disposiciones específicas de sus átomos en el espacio. Y el catalizador se puede reutilizar para reacciones químicas adicionales.

Las nanopartículas de semiconductores se conocen como puntos cuánticos, tan pequeños que solo tienen unos pocos nanómetros de diámetro. Pero el tamaño pequeño es potencia, proporcionando al material propiedades ópticas y electrónicas atractivas que no son posibles a escalas de mayor longitud.

"Los puntos cuánticos se comportan más como moléculas orgánicas que como nanopartículas metálicas", dijo Emily A. Weiss, quien dirigió la investigación. "Los electrones se comprimen en un espacio tan pequeño que su reactividad sigue las reglas de la mecánica cuántica. Podemos aprovechar esto, junto con el poder de plantilla de la superficie de las nanopartículas".

Este trabajo, publicado recientemente por la revista Nature Chemistry, es el primer uso de la superficie de una nanopartícula como plantilla para una reacción impulsada por la luz llamada cicloadición, un mecanismo simple para producir compuestos muy complicados y potencialmente bioactivos.

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Las moléculas se adsorben en la superficie de las nanopartículas de semiconductores en geometrías muy específicas. Las nanopartículas usan energía de la luz incidente para activar las moléculas y fusionarlas para formar moléculas más grandes en configuraciones útiles para aplicaciones biológicas. (Crédito: Yishu Jiang, Universidad del Noroeste)

"Utilizamos nuestros catalizadores de nanopartículas para acceder a esta clase deseable de moléculas, llamadas ciclobutanos tetrasustituidos, a través de reacciones simples de un solo paso que no solo producen las moléculas con alto rendimiento, sino con la disposición de los átomos más relevantes para el desarrollo de fármacos", dijo Weiss . "Estas moléculas son difíciles de hacer de otra manera".

Weiss es la profesora de química Mark y Nancy Ratner en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg. Ella se especializa en el control de procesos electrónicos impulsados ​​por la luz en puntos cuánticos y su uso para realizar química impulsada por la luz con una selectividad sin precedentes.

Los catalizadores de nanopartículas usan energía de la luz visible para activar moléculas en sus superficies y fusionarlas para formar moléculas más grandes en configuraciones útiles para aplicaciones biológicas. La molécula más grande se desprende fácilmente de la nanopartícula, liberando la nanopartícula para ser utilizada nuevamente en otro ciclo de reacción.

En su estudio, Weiss y su equipo utilizaron nanopartículas de tres nanómetros hechas de selenuro de cadmio semiconductor y una variedad de moléculas iniciadoras llamadas alquenos en solución. Los alquenos tienen enlaces dobles carbono-carbono centrales que son necesarios para formar los ciclobutanos. (Fuente: Universidad del Noroeste)

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