Las estructuras supramoleculares sensibles al estímulo han surgido como una alternativa a las convencionales, debido a sus aplicaciones en la detección, entrega de medicamentos, y sistemas de memoria intercambiables. Ahora, Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio exploran la respuesta a la presión hidrostática de los 'foldameros' (moléculas artificiales que imitan el plegamiento de proteínas) e informan de un cambio en su conformación preferida con el cambio de presión. demostrando control dinámico habilitado por presión hidrostática. El hallazgo abre las puertas al desarrollo futuro de materiales artificiales y plegables sensibles a la presión.

La mayoría, si no todos, Los sistemas biológicos son extremadamente complejos y, a menudo, se basan en interacciones en las que la química tradicional no se centra. Todo un campo de investigación llamado química supramolecular se ha inspirado para estudiar exactamente aquellas interacciones que gobiernan los procesos biológicos, basado en un enfoque que se basa en máquinas moleculares artificiales para imitar funciones biológicas. Estas máquinas moleculares responden a una amplia gama de estímulos externos, como la temperatura, medios circundantes, excitación con luz, y, en consecuencia, encontrar aplicaciones en la detección, entrega de medicamentos, imagen molecular, y tecnología de memoria conmutable.

Sin embargo, un estímulo particular, a saber, Presión hidrostática:ha estado de moda durante mucho tiempo debido al hecho notable de que permite estudiar un material supramolecular tanto en su estado imperturbable como presurizado. De hecho, un grupo de investigación con sede en Japón, compuesto por científicos del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), han demostrado recientemente que las propiedades ópticas y los procesos químicos en soluciones de materiales supramoleculares pueden regularse con precisión mediante presión hidrostática.

Inspirado por sus hallazgos, el grupo, dirigido por el profesor Gaku Fukuhara de Tokyo Tech y el profesor Hiromitsu Maeda de la Universidad de Ritsumeikan, Pasó a estudiar los efectos de la presión sobre los "foldameros", moléculas artificiales que imitan a las proteínas. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Ciencia química . El nombre de foldamer se deriva del hecho de que estos sistemas pueden replicar proteínas que se pliegan en patrones bien definidos. El profesor Gaku Fukuhara explica la motivación de su estudio:"El comportamiento en estado de solución de los foldameros bajo presión hidrostática no se ha examinado en detalle, lo que plantea un desafío para los avances adicionales en la química supramolecular ".

Para que un plegador se doble en una conformación específica, primero necesita unirse a un ión huésped cargado negativamente que forma el estado racémico (igual cantidad) de estructuras helicoidales. La quiralidad (o la propiedad de ser distinta de su imagen especular) de la estructura resultante se puede inducir mediante la introducción de un ion contra positivo asimétrico, un proceso conocido como emparejamiento de iones. El emparejamiento de iones, sin embargo, depende de las condiciones de solvatación del plegador, cuales, Sucesivamente, puede verse influenciado por la presión hidrostática. Respectivamente, los científicos eligieron un foldador fluorescente como receptor de iones negativos, llamado anfitrión, y pares de iones quirales (como cloruro y bromuro) como invitados para explorar las propiedades ópticas de la solución huésped bajo presión hidrostática.

Los científicos comenzaron examinando los cambios en los espectros de fluorescencia y absorción (en UV y visible) para el huésped en varios disolventes orgánicos bajo presión y observaron un cambio gradual en la banda espectral a longitudes de onda más largas, así como un aumento de la absorbancia con el aumento de la presión. Atribuyeron esto al hecho de que el anfitrión inicialmente adopta dos conformadores, uno extendido y otro doblado, y cambia gradualmente a un estado de riqueza extendida tras la presurización. Luego, después de la excitación electrónica (hυ), Se observaron dos estados de fluorescencia diferentes a partir de estos confórmeros.

"Nuestro estudio muestra claramente que las conformaciones en el hospedador de foldamer flexible se pueden controlar dinámicamente, tanto en el suelo como en los estados excitados, simplemente cambiando la presión hidrostática, "comenta un emocionado Prof. Fukuhara." De hecho, Esta estrategia puede incluso extenderse a otras combinaciones de clientes y foldadores que tienen dificultades para detectarse entre sí o que no muestran una química entre el anfitrión y el invitado. " él añade.

Los esfuerzos del equipo para descifrar mejor los foldameros ciertamente nos acercan un paso más a comprender la complejidad de las proteínas.