Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Jak rozdzielić bliźniacze cząsteczki?
Jak rozdzielić bliźniacze cząsteczki?
Połączenie nanocząstek złota i odpowiednio silnych laserów pozwoliło na stworzenie nowej, niezwykle skutecznej metody do badania stopnia czystości związków farmaceutycznych. Nowa metoda umożliwia m.in. rozdział enancjomerów tej samej substancji już przy bardzo niskich stężeniach.

Wszyscy doskonale wiemy jak niebezpieczne może być nie rozdzielenie enancjomerów leku, w przypadku gdy tylko jeden z nich ma działanie terapeutyczne, a drugi może działać na organizm wręcz szkodliwie. Bardzo dobrze znanym, sztandarowy już wręcz, przykładem takiego leku był talidomid. Przepisywany ciężarnym kobietom w latach 50-tych i 60-tych ubiegłego wieku, spowodował, że ponad 10 tysięcy dzieci na całym świecie urodziło się z poważnymi wadami wrodzonymi, takimi jak skrócenie lub brak kończyn. Skuteczne metody umożliwiające rozróżnianie i rozdzielanie izomerów związków chemicznych, szczególnie w przemyśle farmaceutycznym, są zatem na wagę złota.

 

Przypomnijmy – enancjomery, to izomery optyczne tego samego związku, które są własnymi odbiciami lustrzanymi. Dokładnie tak jak prawa i lewa ręka. Obecnie wykrywa się je za pomocą wiązek światła spolaryzowanego, na podstawie kierunku skręcania płaszczyzny tego światła. Obserwowany w ten sposób efekt chirooptyczny jest jednak zazwyczaj bardzo słaby. Dlatego grupa naukowców z Londynu, Cambridge i Dipenbeek (Belgia), postanowiła połączyć osiągnięcia nanotechnologii i optyki w celu stworzenia metody umożliwiającej rozróżnienie enancjomerów ze znacznie większą czułością.

 

W celu stworzenia skuteczniejszej metody rozdziału enancjomerów, naukowcy wykorzystali bezpośredni związek pomiędzy sposobem, w jaki światło ulega skręceniu przez struktury nanokrystaliczne oraz nieliniowy sposób oddziaływania tego światła z materią. Do swoich badań użyli silnych laserów oraz nanowarstw wykonanych ze złota. Zastosowanie silnych laserów doprowadziło do uzyskania efektu generacji drugiej harmonicznej (ang. second harmonic generation, SHG), dzięki któremu obserwowane efekty chirooptyczne są trzykrotnie większe od standardowych. Generacja drugiej harmonicznej jest zjawiskiem kwantowo-mechanicznym, w którym dwa fotony zostają połączone w jeden, o dwa razy większej częstotliwości (i połowie wartości długości fali). Na przykład dwa czerwone fotony mogą zostać unicestwione aby stworzyć jeden foton niebieski. Obserwuje się wówczas zmianę koloru światła z czerwonej na niebieską.

 

Naukowcy połączyli zastosowanie silnych laserów z użyciem maleńkich struktur złota, zwanych strukturami plazmonicznymi. Struktury te mają zdolność skupiania promieni świetlnych, na podobnej zasadzie jak robi to soczewka. Różnica polega na tym, że nanostruktury plazmoniczne skupiają padające światło do postaci gorących punktów na powierzchni, tworząc przy tym ogromne pole optyczne. W tych gorących punktach następuje połączenie efektów powodowanych przez skręcone światło i generację drugiej harmonicznej. Można dzięki temu selektywnie niszczyć niepożądane formy cząsteczki, pozostawiając pożądaną postać nienaruszoną.

 

Przewiduje się, że połączenie wymienionych efektów optycznych i nanotechnologii umożliwi nie tylko niezwykle selektywne rozpoznanie enancjomerów, ale również bardzo skuteczny ich rozdział. Zaraz po przeprowadzeniu syntezy chemicznej, będzie można zastosować światło, w celu zniszczenia niepożądanego enancjomeru. Spekuluje się również, że dzięki zastosowaniu omówionych zjawisk bezpośrednio w trakcie syntezy, będzie można przeprowadzić tak zwaną asymetryczną fotosyntezę, powodując znaczące zwiększenie wydajności syntezy w kierunku jednego z enancjomerów.

Źródła
  1. Nonlinear Superchiral Meta-Surfaces: Tuning Chiality and Disentangling Non-Reciprocity at the Nanoscale, Advanced Materials 2014
  2. http://www.cam.ac.uk/research/news
KOMENTARZE
news

<Lipiec 2020>

pnwtśrczptsbnd
29
30
NutraFood Poland
2020-06-30 do 2020-07-02
Oznaczanie probówek PCR
2020-06-30 do 2020-06-30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
2
Newsletter