Representación esquemática de la absorción del huésped mediante la molienda y la liberación del huésped tras la irradiación en agua. El recipiente se puede regenerar mediante irradiación de luz o calentamiento. Crédito:Tecnología de Tokio
Los investigadores de Tokyo Tech han desarrollado un contenedor de tamaño nanométrico que contiene interruptores fotográficos que absorben compuestos hidrófobos de varios tamaños y formas en el agua y, posteriormente, los liberan cuantitativamente mediante un estímulo de luz no invasivo. Los interruptores instalados permiten la reutilización del contenedor después de la liberación exitosa de la carga. El novedoso sistema representa una plataforma versátil para futuros desarrollos en campos como la química de materiales y la biomedicina.
Investigadores del Laboratorio de Química y Ciencias de la Vida de Tokyo Tech han desarrollado un nanocontenedor de tipo micela que se puede cambiar entre su estado ensamblado y desensamblado mediante una simple irradiación de luz. El estímulo de luz induce un cambio estructural en las subunidades anfifílicas, que cierra su bolsillo de encuadernación integrado y simultáneamente da como resultado el desmontaje (ver Figura 2).
En una publicación reciente en Comunicaciones de la naturaleza , Lorenzo Catti (becario postdoctoral JSPS / Humboldt), Natsuki Kishida, Michito Yoshizawa y sus compañeros de trabajo demuestran con éxito cómo combinar el uso del agua y la luz, ambos ingredientes esenciales para la vida, en un sistema de administración ambientalmente benigno. "El agua y la luz son recursos limpios y abundantes en la tierra, "Dice el Dr. Yoshizawa." El uso activo de ambos en química sintética y de materiales rara vez se ha logrado hasta ahora, pero es una necesidad urgente para el desarrollo de tecnologías modernas sostenibles ".
El logro se basa en un pequeño cambio de diseño en la subunidad del contenedor nanométrico. Al mover los dos paneles poliaromáticos sobre un compuesto anfifílico anterior (Figura 2, izquierda) un átomo de carbono más cerca, los autores permitieron una reacción fotoquímica entre los paneles que da como resultado el cierre cuantitativo de la bolsa de unión (Figura 2, Derecha). Además, el grupo pudo demostrar que esta reacción es parcial y totalmente reversible por irradiación de luz y calentamiento, respectivamente.
Estructuras químicas del anfífilo anterior (izquierda) y nuevo (derecha). La irradiación de luz induce un cambio estructural de la forma abierta a la cerrada del anfífilo. Crédito:Tecnología de Tokio
El estudio es parte del esfuerzo de desarrollo continuo del grupo hacia sistemas de nanofrasco que no dañan el medio ambiente y tienen una funcionalidad controlable. El nuevo sistema puede considerarse una "micela aromática, "un concepto que fue introducido por el grupo en 2013.
Se demostró que la captación de moléculas huésped insolubles en agua en el recipiente se puede lograr fácilmente mediante un protocolo de molienda simple. La adición de agua a los sólidos resultantes dio soluciones de color característico, que mostraba bandas de absorción UV-visible asignables a las moléculas huésped unidas. El carácter flexible del nanocontenedor permitió la absorción de una amplia variedad de compuestos, tales como tintes en forma de varilla y planos y fullerenos esféricos, en agua. La liberación cuantitativa de los compuestos invitados podría lograrse mediante la irradiación de la solución acuosa durante 10 minutos a temperatura ambiente. El liberado Además, los huéspedes insolubles en agua podrían recuperarse con éxito mediante una simple filtración, dando lugar a una solución transparente e incolora que contiene sólo los anfífilos cerrados.
"En un contexto biomédico, el sistema desarrollado es muy prometedor para el progreso futuro en la entrega no invasiva de biomoléculas y drogas sintéticas, "El Dr. Yoshizawa concluyó. Las mejoras futuras del sistema tienen como objetivo permitir una fuente de luz más débil para la irradiación, lo que acercará el sistema un paso más a la aplicación de administración in vivo prevista.
