O campo da ciência dos materiais tornou-se um burburinho com "estruturas metal-orgânicas" (MOFs), compostos versáteis feitos de íons metálicos conectados a ligantes orgânicos, formando assim um-, dois-, ou estruturas tridimensionais. Agora existe uma lista cada vez maior de aplicativos para MOF, incluindo a separação de produtos petroquímicos, desintoxicar a água de metais pesados ​​e ânions de flúor, e obter hidrogênio ou mesmo ouro dele.

Mas recentemente, cientistas começaram a fazer MOFs, feito de blocos de construção que normalmente constituem biomoléculas, por exemplo. aminoácidos para proteínas ou ácidos nucléicos para DNA. Além do uso tradicional de MOF em catálise química, esses MOFs derivados biologicamente também podem ser usados ​​como modelos para biomoléculas complexas que são difíceis de isolar e estudar com outros meios.

Agora, uma equipe de engenheiros químicos da EPFL Valais Wallis sintetizou um novo MOF derivado biologicamente que pode ser usado como um "nanorreator" - um lugar onde minúsculo, de outra forma, reações inacessíveis podem ocorrer. Liderado por Kyriakos Stylianou, cientistas dos laboratórios de Berend Smit e Lyndon Emsley construíram e analisaram o novo MOF com moléculas de adenina - uma das quatro nucleobases que compõem o DNA e o RNA.

A razão para isso era imitar as funções do DNA, uma das quais inclui interações de ligações de hidrogênio entre a adenina e outra nucleobase, timina. Esta é uma etapa crítica na formação da dupla hélice do DNA, mas também contribui para o dobramento geral do DNA e do RNA dentro da célula.

Estudando seu novo MOF, os pesquisadores descobriram que as moléculas de timina se difundem dentro de seus poros. Simulando esta difusão, eles descobriram que as moléculas de timina tinham ligações de hidrogênio com moléculas de adenina nas cavidades do MOF, o que significa que foi bem-sucedido em imitar o que acontece no DNA.

"As moléculas de adenina agem como agentes direcionadores de estrutura e 'bloqueiam' as moléculas de timina em posições específicas dentro das cavidades de nosso MOF, "diz Kyriakos Stylianou. Então, os pesquisadores aproveitaram esse bloqueio e iluminaram o MOF carregado de timina - uma forma de catalisar uma reação química.

Como resultado, as moléculas de timina podem ser dimerizadas em um produto de di-timina, que os cientistas conseguiram isolar - uma grande vantagem, visto que a di-timina está relacionada ao câncer de pele e agora pode ser facilmente isolada e estudada.

"Geral, nosso estudo destaca a utilidade de MOFs derivados biologicamente como nanorreatores para capturar moléculas biológicas por meio de interações específicas, e para transformá-los em outras moléculas, "diz Stylianou.