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Assemblaggio supramolecolare reversibile in acqua

Spesso gli scienziati imparano dalla natura quando si tratta di progettare nuovi materiali, sistemi e funzionalità. Gli enzimi sono stati la fonte di ispirazione dei ricercatori finanziati dall'UE che hanno sviluppato complessi supramolecolari mai visti prima.
Assemblaggio supramolecolare reversibile in acqua
Gli enzimi, catene di aminoacidi, sono onnipresenti in natura, e facilitano la catalisi attraverso interazioni reversibili con altre molecole. Le interazioni sono ampiamente guidate dalle complesse architetture tridimensionali degli enzimi. Queste sono un risultato della curvatura, del ripiegamento e dei legami non covalenti tra singole frazioni delle catene.

I polimeri supramolecolari sono simili agli enzimi, capaci di un'auto-organizzazione ordinata da interazioni secondarie di legami non covalenti che determinano nuove funzionalità. Ma finora la chimica supramolecolare era limitata da una mancanza di sistemi di sintesi che mostrassero l'aggregazione reversibile in acqua. Incorporando nuove molecole idrosolubili con affinità di legame fotosensibile, gli scienziati finanziati dall'UE che lavorano nell'ambito del progetto PHOTOTRAP hanno superato questa barriera.

Il materiale di base era costituito dalla molecola macrociclica ospitante, di forma cilindrica, cucurbit[8]urile (CB[8]). Il CB[8] è in grado di ospitare simultaneamente due molecole organiche, e il composto azobenzene è stato selezionato come una delle molecole ospitate. Malgrado il potenziale di materiale fotosensibile dell'azobenzene, la maggior parte degli studi precedenti ha utilizzato versioni neutre che hanno un'idrosolubilità relativamente bassa.

Caso unico in PHOTOTRAP, gli scienziati hanno utilizzato molecole contenenti azobenzeni cationici (con carica elettrica), che presentano sia un'eccellente idrosolubilità che un'elevata associazione dei leganti. La pionieristica dimostrazione della complessazione/decomplessazione reversibile fotoindotta di CB[8] in acqua ha aperto la strada alla preparazione di micelle e allo studio approfondito del loro impiego nella consegna mirata dei farmaci.

Le metodologie e i materiali PHOTOTRAP hanno fatto progredire in modo significativo il campo della chimica dei polimeri. I risultati hanno dimostrato l'immenso potenziale dell'impiego dei composti supramolecolari in mezzo acquoso per creare il rilascio mirato dei farmaci e materiali intelligenti autoriparativi (self-healing).

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