Distinguir entre moléculas canhotas e destras (quirais) é crucial na química e nas ciências da vida, e é comumente obtido usando um método chamado dicroísmo circular. Contudo, durante as reações bioquímicas, o caráter quiral das moléculas pode mudar. Os cientistas da EPFL desenvolveram agora um método que usa ultracurto, pulsos ultravioleta profundos para sondar com precisão essas mudanças em tempo real em sistemas biomoleculares.

Na natureza, certas moléculas com a mesma composição química podem existir em duas configurações espelhadas, muito parecido com as mãos humanas. Esta propriedade é conhecida como "quiralidade, "e as moléculas com quiralidade diferente são chamadas de enantiômeros. Os enantiômeros podem exibir propriedades químicas ou biológicas totalmente diferentes, e separá-los é uma questão importante no desenvolvimento de medicamentos e na medicina.

O método comumente usado para detectar enantiômeros é a espectroscopia de dicroísmo circular (CD). Ele explora o fato de que a luz polarizada em uma onda circular (como um redemoinho) é absorvida de forma diferente por enantiômeros canhotos e destros. A espectroscopia de CD em estado estacionário é uma ferramenta estrutural importante na análise (bio) química.

Durante o funcionamento, as biomoléculas sofrem mudanças estruturais que afetam suas propriedades quirais. Sondar em tempo real (ou seja, entre um picossegundo e um nanossegundo) fornece uma visão de sua função biológica, mas isso tem sido um desafio no espectro de UV profundo (comprimentos de onda abaixo de 300 nm), onde as moléculas biologicamente mais relevantes, como aminoácidos, O DNA e as hélices peptídicas absorvem luz.

As limitações devem-se à falta de fontes adequadas de luz pulsada e de esquemas de detecção sensíveis. Mas agora, o grupo de Majed Chergui no Lausanne Center for Ultrafast Science (EPFL) desenvolveu uma configuração para visualizar a resposta quiral de (bio) moléculas por espectroscopia de CD com uma resolução de 0,5 picossegundos.

A configuração usa um modulador fotoelástico, que é um dispositivo óptico que pode controlar a polarização da luz. Neste sistema, o modulador permite a comutação de polarização de disparo a disparo de um trem de pulso de femtossegundo de 20 kHz na faixa de UV profundo (250-370 nm). É então possível registrar as mudanças na quiralidade das moléculas em atrasos de tempo variáveis ​​após serem excitadas com um pulso de laser curto.

"Resíduos de aminoácidos e bases de DNA absorvem luz abaixo de 300 nm, "diz Malte Oppermann, o primeiro autor do artigo. “Esta configuração é a primeira a cobrir esta região, e o testamos com sucesso em um sistema molecular modelo. Nosso próximo objetivo é avançar para biossistemas maiores, como oligômeros de DNA. "