Pela primeira vez, os cientistas observaram uma molécula lipídica contendo fósforo que se monta sozinha para formar cubos. Pesquisas realizadas em instalações incluindo DESY mostraram que a forma incomum é devido a ligações especiais na molécula sintética, um fosfolípido particular. Os fosfolipídios desempenham um papel importante nos organismos vivos, formando membranas, entre outras coisas. As novas descobertas aumentam a compreensão das forças que atuam dentro das membranas biológicas e podem abrir novos caminhos na medicina. Os pesquisadores chefiados por Andreas Zumbühl, da Universidade de Friburgo, na Suíça, apresentam seus resultados na revista Angewandte Chemie .

Sua estrutura química especial permite que os fosfolipídios se auto-montem para formar membranas que consistem em duas camadas conectadas de moléculas. Estes são um componente chave das membranas biológicas que separam as várias partes de uma célula viva. Membranas feitas de fosfolipídios também podem formar automaticamente tridimensionais, estruturas fechadas, por exemplo, na água, onde produzem as chamadas vesículas.

Normalmente, tais vesículas são de forma esférica, para minimizar a tensão superficial. Contudo, o 1, O 2-diamidofosfolipídeo agora analisado pelos cientistas produz vesículas cubóides em temperatura ambiente. Isso ocorre porque este fosfolipídio forma camadas muito compactadas e, portanto, muito rígidas, que são muito difíceis de dobrar, graças a títulos especiais, conhecido como ligações de hidrogênio, que minimizam a distância entre as moléculas. Quando é montado como uma estrutura tridimensional, a membrana continua a favorecer superfícies planas e estruturas com o mínimo de bordas possível, condições que são satisfeitas por um cubo.

Sua estrutura incomum pode tornar este fosfolipídeo interessante para aplicações médicas, por exemplo, para fornecer medicamentos a partes específicas do corpo. "As bordas do cubo são formadas pela camada molecular externa, enquanto a camada interna tem uma descontinuidade aqui. Este defeito de membrana significa que a estrutura pode quebrar ali se o cubo for sacudido, "explica Zumbühl. Um medicamento que foi encapsulado no cubo pode, portanto, ser liberado de forma controlada." Pode-se, por exemplo, envolver um medicamento que dissolve coágulos sanguíneos e usá-lo em uma emergência após um ataque cardíaco. Altas tensões de cisalhamento seriam exercidas no cubo em uma artéria bloqueada, liberar a droga precisamente no local onde ela pode fazer o melhor, "diz Zumbühl. O cubo atualmente em estudo não é adequado para tais aplicações, Contudo, uma vez que ainda é muito frágil.

Para a equipe de cientistas pesquisadores, o fosfolipídio examinado é, acima de tudo, um passo importante rumo a um objetivo maior:"Gostaríamos de entender quais forças atuam na membrana, para que mais tarde possamos influenciá-los deliberadamente. Isso nos permitiria usar fosfolipídios como um tipo de material de construção, de modo a construir estruturas específicas em um nível celular, "diz Zumbühl. Para entender os detalhes precisos dos fosfolipídios, os cientistas sintetizam certas moléculas, modificando sua estrutura e propriedades ligeiramente a cada vez, para ver o efeito que isso tem. Porque uma pequena mudança na estrutura de um fosfolipídeo pode ter um grande efeito.

A linha de luz P08 na fonte de raios X do DESY, PETRA III, teve que ser especialmente equipada para este tipo de investigações estruturais na fronteira entre o ar e a água. "Graças à otimização de nossa configuração e ao controle exato das temperaturas e pressões atuando nas membranas, até mesmo a pressão da superfície em uma camada individual de 1, 2-diamidofosfolipídeo pode ser determinado, "explica o cientista da linha de luz Olof Gutowski do DESY, quem tornou essas medições possíveis. O resultado surpreendeu os cientistas:“Por 30 anos, geralmente se presume que a pressão em uma membrana biológica deve ser relativamente alta, cerca de 30 Millinewton por metro, "diz Zumbühl." Na membrana que estudamos, Contudo, a pressão deve ser consideravelmente mais baixa, cerca de 5 a 10 Millinewton por metro. Isso põe em causa a regra prática de longa data. "