Nanogabbie su misura per la biomedicina
Le strutture metallorganiche (MOF) consistono di atomi metallici collegati da molecole organiche, e ricordano strutture simili a scaffold. L’incredibile area superficiale e gli spazi interni vuoti di questi scaffold porosi li rendono molto interessanti per la separazione e il rilevamento chimici, e per il rilascio dei farmaci. Uno dei principali punti di interesse è stato l’immagazzinamento dell’idrogeno o dell’anidride carbonica, aprendo nuove frontiere per l’energia pulita. Le possibilità di funzionalizzazione sono virtualmente infinite grazie alle proprietà regolabili tra molecole ospite e struttura ospitante, e alla modificazione post-elaborazione delle superfici interne. Con il sostegno dell’UE un gruppo di ricercatori ha sviluppato nuove MOF nanoscalari per il rilascio mirato dei farmaci e altro, nell’ambito del progetto NANOBIOMOFS (“Nanoscale metal-organic frameworks for biomedical applications”). I materiali si basano su ligando organici biologicamente rilevanti. Un gruppo ha sfruttato la nucleobase adenina. L’adenina e i suoi cinque atomi donatori di azoto hanno dimostrato impressionante versatilità con coordinamento diversificato intorno al cluster metallico in ogni MOF. Esempi di funzioni di questi MOF sono stati sensori di idratazione (passando dal colore rosa al viola) e veicoli di rilascio mirato di farmaci (attraverso legame a idrogeno con un farmaco anti-cancro). Un’altra famiglia di MOF ha utilizzato ligandi peptidici. Sono stati utilizzati con successo per separare insiemi di due differenti enantiomeri, molecole con la stessa formula chimica ma strutture speculari l’una all’altra e non sovrapponibili (molecole chirali). La separazione degli enantiomeri è fondamentale per lo sviluppo dei farmaci, dal momento che generalmente uno dei due ha un’elevata attività e l’altro no. Le molecole chirali sono generalmente attive a livello ottico. Il terzo e ultimo gruppo di MOF si basava sugli enantiomeri degli amminoacidi. Gli scienziati li hanno utilizzati in rapporti variabili per produrre due MOF isostrutturali (con struttura cristallina simile) e omochirali (con la stessa chiralità), con differente attività ottica. Il risultato pionieristico è stato presentato per la pubblicazione. I risultati di NANOBIOMOFS hanno portato a diverse pubblicazioni su stimate riviste scientifiche, al capitolo di un libro e a una mini-rivista. La ricerca sulle MOF sta progredendo alla massima velocità in tutto il mondo, e la prima commercializzazione potrebbe presto essere realizzabile. L’UE e la sua comunità scientifica sono pronte per ricoprire un ruolo importante in una nuova era di materiali per la biomedicina, l’energia, l’ambiente e oltre.
Parole chiave
Sensori, strutture metallorganiche, scaffold porosi, rilascio mirato dei farmaci, nanoscala, applicazioni biomediche, adenina
