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    La técnica de identificación de estructuras podría cambiar la química a la velocidad de deformación

    Michael Martynowycz, investigador postdoctoral en el laboratorio de Tamir Gonen, enfría una muestra con nitrógeno líquido en preparación para un experimento MicroED que revelará la estructura molecular de la muestra. Crédito:Tamir Gonen

    El trabajo que antes podía llevar meses a los químicos ahora se puede hacer en minutos.

    Usando una técnica llamada difracción de electrones de microcristales, o MicroED, los científicos necesitan solo 30 minutos y una cantidad minúscula de muestra para identificar moléculas pequeñas y determinar sus estructuras. Un acceso tan fácil a información altamente detallada podría revolucionar la forma en que los químicos, científicos forenses, y aquellos involucrados en el trabajo de descubrimiento de fármacos, dice el investigador del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) Tamir Gonen.

    La técnica utiliza un microscopio crioelectrónico estándar y podría convertirse en el procedimiento de referencia de los científicos para identificar todo, desde los productos de reacciones químicas rutinarias hasta polvos desconocidos en la escena del crimen. él dice. "Ahora los químicos pueden tomar polvos directamente de una reacción, aplicarlos a una cuadrícula de muestra, y obtener estructuras moleculares de alta resolución el mismo día ".

    El equipo de Gonen publicó las estructuras de 11 moléculas pequeñas, determinado por MicroED, 2 de noviembre 2018 en la revista Ciencia Central ACS . El documento se basa en el trabajo de estructura de moléculas pequeñas que los científicos publicaron a principios de este año y demuestra el alcance de la tecnología MicroED. Gonen dice.

    El laboratorio de Gonen utilizó MicroED para obtener rápidamente la estructura de la progesterona en polvo. Primero, colocaron progesterona finamente molida (izquierda) en una cuadrícula de muestra. Se pueden ver pequeños cristales en una vista ampliada de la cuadrícula (centro izquierda). Los rayos de electrones se dispersan contra los cristales, creando patrones de difracción (centro derecha). El procesamiento de datos revela una estructura muy detallada (derecha). Crédito:C.G. Jones et al./ Ciencia Central ACS 2018

    Del polvo a la estructura

    La idea de Gonen para el proyecto actual surgió durante un almuerzo con la química de UCLA, Hosea Nelson. Gonen le dijo que en el desarrollo inicial de MicroED, su laboratorio había determinado la estructura de una pequeña molécula orgánica. Nelson, cuyo trabajo como químico gira en torno a pequeñas moléculas, "no podía creerme cuando le dije que era bastante sencillo, "Dice Gonen. Así que los dos se unieron y decidieron ver qué tan generalmente aplicable era el MicroED a la química y alertar a la comunidad química de esta tecnología.

    Comenzando con un frasco de progesterona en polvo, trituraron una pequeña cantidad y la depositaron en una rejilla de muestra. Luego, lo enfriaron a -196 grados centígrados, lo transfirió a un microscopio crioelectrónico, y comenzó a recopilar datos. Pasaron menos de 30 minutos desde que se abrió el frasco hasta que se vio la estructura de la progesterona, Gonen dice. Su equipo probó ocho polvos comerciales más y obtuvo resultados similares. incluso después de mezclar varios de ellos.

    Sabiendo que probablemente todos los polvos se habían cristalizado durante la fabricación, el equipo quería probar compuestos que, en cambio, se sintetizaron recientemente, y no cristalizado por científicos. Mezclaron cuatro de estos compuestos, los separó mediante una técnica de purificación común, y los analizó por MicroED. La técnica produjo estructuras para dos de los cuatro compuestos, que había formado cristales espontáneamente. Gonen cree que los otros dos podrían haber funcionado si el equipo hubiera intentado cristalizarlos primero.

    Gonen no cree que la cristalografía de rayos X u otros métodos de identificación de estructuras desaparezcan pronto. Algunas muestras serán más adecuadas para un método que para otro, y la información que proporciona cada método varía de manera útil, él dice. Pero ahora, Los químicos pueden aprovechar la capacidad natural de las moléculas pequeñas para formar cristales de una manera que antes no era posible.

    "Este es un ejemplo perfecto de lo que sucede cuando dos campos que normalmente no se comunican entre sí se juntan y se polinizan de forma cruzada, "Dice Gonen.


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