Usando un nuevo método, los científicos pueden distinguir mejor entre sustancias de imagen especular. Esto es importante, entre otros, en el desarrollo de fármacos, porque las dos variantes pueden causar efectos completamente diferentes en el cuerpo humano. Investigadores de PSI, EPFL y la Universidad de Ginebra describen el nuevo método en Nature Photonics .

Algunas moléculas existen en dos formas que son estructuralmente idénticas pero que son imágenes especulares entre sí, como nuestras manos derecha e izquierda. Estos se conocen como moléculas quirales. Sus dos formas de imagen especular se llaman enantiómeros. La quiralidad es especialmente relevante en las moléculas biológicas, ya que puede provocar diferentes efectos en el organismo. Por lo tanto, es esencial en bioquímica y toxicología, así como en el desarrollo de fármacos, separar los enantiómeros entre sí para que, por ejemplo, solo la variante deseada entre en un fármaco. Ahora, investigadores de PSI, EPFL y la Universidad de Ginebra han desarrollado conjuntamente un nuevo método que permite distinguir mejor los enantiómeros y, por lo tanto, separarlos mejor entre sí:el dicroísmo helicoidal en el dominio de rayos X.

El método actualmente establecido para distinguir entre enantiómeros se denomina dicroísmo circular (CD). En este enfoque, la luz con una propiedad particular, lo que se conoce como polarización circular, se envía a través de la muestra. Esta luz es absorbida en diferente medida por los enantiómeros. El CD se usa ampliamente en química analítica, en investigación bioquímica y en las industrias farmacéutica y alimentaria. En CD, sin embargo, las señales son muy débiles:la absorción de luz de dos enantiómeros difiere en poco menos del 0,1 por ciento. Existen varias estrategias para amplificar las señales, pero estas solo son adecuadas si la muestra está disponible en fase gaseosa. Sin embargo, la mayoría de los estudios de química y bioquímica se llevan a cabo en soluciones líquidas, principalmente en agua.

Por el contrario, el nuevo método explota el llamado dicroísmo helicoidal, o HD para abreviar. El efecto subyacente a este fenómeno se encuentra en la forma de la luz más que en su polarización:el frente de onda se curva en forma helicoidal.

En Swiss Light Source SLS en PSI, los investigadores pudieron por primera vez demostrar con éxito que los enantiómeros también se podían distinguir entre sí usando luz de rayos X helicoidal. En la línea de luz cSAXS de SLS, demostraron esto en una muestra del complejo metálico quiral hierro-tris-bipiridina en forma de polvo, que los investigadores de la Universidad de Ginebra habían puesto a disposición. La señal que obtuvieron fue varios órdenes de magnitud más fuerte que la que se puede lograr con CD. HD también se puede usar en soluciones líquidas y, por lo tanto, cumple un requisito previo ideal para aplicaciones en análisis químico.

Era crucial para este experimento crear luz de rayos X con precisamente las propiedades correctas. Los investigadores pudieron lograr esto con las llamadas placas de zona en espiral, un tipo especial de lentes de rayos X difractivos a través de los cuales enviaban la luz antes de que llegara a la muestra.

"Con las placas de zona en espiral pudimos, de una manera muy elegante, dar a nuestra luz de rayos X la forma deseada y, por lo tanto, un momento angular orbital. Los haces que creamos de esta manera también se denominan vórtices ópticos", dice. Benedikt Rösner, investigador de PSI, quien diseñó y fabricó las placas de zonas en espiral para este experimento.

Jérémy Rouxel, investigador de la EPFL y primer autor del nuevo estudio, explica además que "el dicroísmo helicoidal proporciona un tipo completamente nuevo de interacción luz-materia. Podemos explotarlo perfectamente para distinguir entre enantiómeros". + Explora más

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