Distinguir entre moléculas zurdas y diestras (quirales) es crucial en química y ciencias de la vida. y se logra comúnmente usando un método llamado dicroísmo circular. Sin embargo, durante reacciones bioquímicas, el carácter quiral de las moléculas puede cambiar. Los científicos de EPFL ahora han desarrollado un método que utiliza ultracorto, pulsos ultravioleta profundos para sondear con precisión tales cambios en tiempo real en sistemas biomoleculares.

En naturaleza, ciertas moléculas con la misma composición química pueden existir en dos configuraciones espejadas, muy parecido a las manos humanas. Esta propiedad se conoce como "quiralidad, "y las moléculas con diferente quiralidad se denominan enantiómeros. Los enantiómeros pueden exhibir propiedades químicas o biológicas completamente diferentes, y separarlos es un tema importante en el desarrollo de fármacos y en la medicina.

El método comúnmente utilizado para detectar enantiómeros es la espectroscopia de dicroísmo circular (CD). Explota el hecho de que la luz polarizada en una onda circular (como un remolino) es absorbida de manera diferente por enantiómeros zurdos y diestros. La espectroscopia de CD en estado estacionario es una herramienta estructural importante en el análisis (bio) químico.

Mientras funciona, las biomoléculas sufren cambios estructurales que afectan sus propiedades quirales. Sondearlos en tiempo real (es decir, entre un picosegundo y un nanosegundo) proporciona una vista de su función biológica, pero esto ha sido un desafío en el espectro ultravioleta profundo (longitudes de onda por debajo de 300 nm) donde la mayoría de las moléculas biológicamente relevantes, como los aminoácidos, Las hélices de ADN y péptidos absorben la luz.

Las limitaciones se deben a la falta de fuentes adecuadas de luz pulsada y de esquemas de detección sensibles. Pero ahora, El grupo de Majed Chergui del Centro de Ciencia Ultrarrápida de Lausana (EPFL) ha desarrollado una configuración para visualizar la respuesta quiral de (bio) moléculas mediante espectroscopia de CD con una resolución de 0,5 picosegundos.

La configuración utiliza un modulador fotoelástico, que es un dispositivo óptico que puede controlar la polarización de la luz. En este sistema, el modulador permite la conmutación de polarización de disparo a disparo de un tren de pulsos de femtosegundos de 20 kHz en el rango de UV profundo (250-370 nm). Entonces es posible registrar los cambios en la quiralidad de las moléculas con retardos de tiempo variables después de que se exciten con un pulso de láser corto.

"Los residuos de aminoácidos y las bases de ADN absorben la luz por debajo de 300 nm, "dice Malte Oppermann, el primer autor del artículo. "Esta configuración es la primera en cubrir esta región, y lo probamos con éxito en un modelo de sistema molecular. Nuestro próximo objetivo es pasar a biosistemas más grandes, como oligómeros de ADN ".