Na década de 1960, o sedativo talidomida era amplamente popular como um dos únicos não barbitúricos, soníferos vendidos sem prescrição médica no mercado. Quando os médicos começaram a notar que também ajudava a aliviar os enjôos matinais em mulheres grávidas, muitos começaram a recomendá-lo a pacientes para esse uso off-label. O que se seguiu foi uma explosão mundial no número de crianças nascidas com focomelia - membros encurtados ou ausentes. Crianças cujas mães haviam recebido a recomendação de talidomida por seus médicos.

A talidomida era um composto inofensivo, então, o que causou esses efeitos colaterais deletérios? A resposta está na propriedade da quiralidade.

Muito parecido com um par de mãos, algumas moléculas existem em duas estruturas, conhecidos como enantiômeros, que são imagens espelhadas distintas uma da outra. Elas são chamadas de moléculas quirais. Essas moléculas quirais freqüentemente formam a base de muitos produtos farmacêuticos importantes. Mas ao sintetizar essas moléculas para produtos farmacêuticos - produtos farmacêuticos como a talidomida, ibuprofeno, penicilina, e muitos mais - é muito difícil saber qual "mão" você vai pegar, e assim os fabricantes acabam com lotes de moléculas que são uma mistura de ambos os enantiômeros. Em contraste com essas moléculas quirais sintéticas, as moléculas que constituem a vida na Terra são homoquirais, significando todos os açúcares, DNA, aminoácidos, e as proteínas existem em apenas uma de suas duas formas enantioméricas. Aqui está o problema:quando produtos farmacêuticos quirais são fabricados sem levar em consideração sua "habilidade manual", "um enantiômero pode ser terapêutico, enquanto o outro é tóxico.

Portanto, os fabricantes de produtos farmacêuticos têm interesse em poder criar lotes dessas moléculas quirais e separar uma mão da outra. Em geral, isso é feito criando uma superfície de moléculas quirais de um único enantiômero. Quando você passa outras moléculas quirais sobre ele, as moléculas de superfície homoquirais agarrarão aquelas de seu enantiômero oposto, prendendo-os na superfície, permitindo que apenas as moléculas do enantiômero desejado passem com sucesso. Dessa maneira, o que resta são moléculas de apenas um único enantiômero, que pode então ser usado em produtos farmacêuticos sem correr o risco de toxicidade.

Embora muitas empresas tenham conseguido criar suas próprias superfícies quirais artificiais para esse fim, Nisha Shukla e Andrew Gellman desenvolveram uma série de novos métodos mais fáceis para fazer superfícies de metal naturalmente quirais, conforme descrito em sua perspectiva "Superfícies de metal quirais para processos enantiosseletivos, " publicado em Materiais da Natureza .

"Até o nosso trabalho original, ninguém sabia que as superfícies de metal poderiam ter estruturas que são intrinsecamente quirais, "diz Gellman, professor de engenharia química. "Mas esta descoberta pode oferecer novos processos para fazer química quiral enantiosseletiva e, assim, permitir novas rotas para fármacos quirais enantiomericamente puros."

A maioria das superfícies quirais em uso prático, de acordo com Gellman, são feitos de materiais aquirais que são então tratados ou modificados com adsorbatos quirais enantiomericamente puros, tornando-os quirais e, portanto, utilizáveis ​​na separação quiral. Mas esta nova pesquisa mostrou pela primeira vez que existem muitas rotas para a preparação de materiais inorgânicos, metais em particular, que já são intrinsecamente quirais, o que significa que eles não precisam ser tratados com esses adsorvatos quirais para serem úteis.

"Esses materiais inorgânicos quirais são muito mais eficientes do que os materiais orgânicos tradicionalmente usados, "diz Shukla, principal cientista de sistemas no Acelerador de Pesquisa em Engenharia, "já que eles podem manter sua estrutura quiral em temperaturas mais altas e sob condições em que os materiais orgânicos quirais se decomponham."

Mas, como em qualquer processo comercial, para ser viável, deve ser escalonável. Por meio de sua pesquisa sobre essas superfícies intrinsecamente quirais e da análise dos desenvolvimentos recentes no campo, Gellman e Shukla mostraram que o caminho para a fabricação escalonável dessas áreas de superfície elevada, superfícies enantiomericamente puras são possíveis. Em sua pesquisa, eles descrevem uma série de métodos potenciais para desenvolvê-los - desde o cultivo de filmes de metal quirais, para imprimir superfícies com padrões quirais, para o desenvolvimento de nanopartículas quirais. Eles ainda apresentam a possibilidade de imprimir orientações de superfície quirais em substratos texturizados, embora isso exija uma investigação mais aprofundada.

"Cada um desses métodos tem o potencial de trazer a fabricação totalmente escalonável de superfícies de metal quirais para uma série de indústrias, incluindo produtos farmacêuticos, agroquímicos, e outros, "diz Gellman." Qual método é mais eficiente depende, em última análise, dos problemas enfrentados por aquela indústria em particular e da química quiral específica que um fabricante está procurando controlar. "