Algunas moléculas esenciales para la vida tienen forma de hélice. La quiralidad es determinante en la formación de estas hélices, una propiedad que impide a las moléculas superponerse con su imagen especular y que, en este caso, propicia la aparición de estructuras helicoidales. Y es precisamente esta peculiar configuración, que se asemeja a un tirabuzón, la que permite a moléculas como el ADN o las proteínas desempeñar sus distintas funciones vitales en el ámbito biológico. En el laboratorio imitan este tipo de sistemas mediante sus análogos sintéticos, los polímeros helicoidales, que además pueden autoensamblarse para formar nuevas estructuras como, por ejemplo, nanoesferas.
La forma en que se organizan las distintas moléculas que componen los polímeros helicoidales permite diferenciar una cadena principal, que funciona a modo de columna vertebral, y otra cadena lateral. De esta última cuelgan distintos grupos funcionales, conjuntos de moléculas que influyen por ejemplo en el grado de plegamiento de la hélice y en su capacidad de interactuar con el entorno. Esta cadena secundaria afecta también a la manera en la que los polímeros se acoplan entre ellos para formar nanoestructuras. Es una de las principales conclusiones a las que llega el último estudio llevado a cabo por el grupo de los profesores Emilio Quiñoá y Félix Freire en el Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS). Un cambio muy sutil en la molécula que conecta la cadena principal y los grupos funcionales provoca una variación de su acidez, y esto tiene un gran impacto sobre el patrón que siguen los polímeros al agregarse. Los científicos estudiaron el comportamiento de distintos polifenilacetilenos, una familia de polímeros muy versátiles, y observaron que estas diferencias en la estructura secundaria daban como resultado nanoesferas con mayor o menor densidad. Además, los investigadores consiguieron controlar el tamaño de estas nanoesferas modificando únicamente la proporción de agua añadida al disolvente durante su preparación, sin necesidad de recurrir a estabilizantes. Este enfoque sostenible permite llevar a cabo la síntesis de estas partículas de manera respetuosa con el medio ambiente.
Los polímeros helicoidales pueden organizarse y ensamblarse para formar nanoesferas. Estas estructuras son capaces de encapsular otras partículas y actuar como potenciales transportadores a nivel molecular. Ahora, los investigadores del CiQUS han demostrado que es posible controlar la liberación de las sustancias encapsuladas empleando luz. Una reacción fotoquímica provoca la degradación de los polímeros, liberando la carga que transportan, que en este caso eran diminutas partículas metálicas y fluorescentes. El sentido de giro y el grado de plegamiento de la hélice influyen en este proceso: las hélices estiradas tardan más en inmolarse bajo la luz que aquellas más comprimidas. De este modo, los autores abren la puerta a poder incluso controlar de manera gradual la cantidad de sustancia liberada, lo que sería de gran interés para la entrega de fármacos. Los resultados de este estudio, publicados en la revista Angewandte Chemie, son un nuevo avance para comprender mejor los parámetros que gobiernan el comportamiento de los polímeros helicoidales. Cambiando y modificando dichos parámetros es posible asignar a estos compuestos distintas funciones de interés tanto en el ámbito biológico como en el de los materiales, y ampliar así el abanico de aplicaciones.
Referencia
Size Control of Chiral Nanospheres Obtained via Nanoprecipitation of Helical Poly(phenylacetylene)s in the Absence of Surfactants. Manuel Núñez-Martínez, Manuel Fernández-Míguez, Emilio Quiñoá, Felix Freire, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202403313.
https://doi.org/10.1002/anie.202403313
