p Roberto R. Gil da Carnegie Mellon University e Rongchao Jin usaram com sucesso NMR para analisar a estrutura de nanopartículas de ouro infinitesimais, que poderia avançar o desenvolvimento e uso das partículas minúsculas no desenvolvimento de drogas. p Sua abordagem oferece uma vantagem significativa sobre os métodos de rotina para analisar nanopartículas de ouro porque pode determinar se as nanopartículas existem em uma configuração destra e canhota, um fenômeno chamado quiralidade. Determinar a quiralidade de uma nanopartícula é um passo importante para desenvolvê-las como catalisadores quirais - ferramentas muito procuradas pela indústria farmacêutica. Seus resultados são publicados online em ACS Nano .

p Muitos medicamentos no mercado hoje contêm pelo menos uma molécula quiral. Muitas vezes, apenas uma das configurações, ou isômeros, é eficaz no corpo. Em alguns casos, o outro isômero pode até ser prejudicial. Um exemplo marcante é a droga talidomida, que consistia em dois isômeros:um dos quais ajudava as mulheres grávidas a controlar as náuseas, enquanto o outro causava danos ao feto em desenvolvimento. Em um esforço para criar mais seguro, drogas mais eficazes, fabricantes de medicamentos estão procurando maneiras de produzir substâncias mais puras que contenham apenas o isômero canhoto ou destro.

p Huifeng Qian, um estudante de pós-graduação do quarto ano trabalhando com Jin, criou uma nanopartícula de ouro que tem o potencial de catalisar reações químicas que irão produzir um isômero em vez de outro. A nanopartícula é composta de precisamente 38 átomos de ouro e mede apenas 1,4 nanômetro. Qian trabalhou diligentemente por quase um ano para transformar as nanopartículas em cristais de alta qualidade para que ele pudesse estudar sua estrutura usando cristalografia de raios-x.

p "Cultivar um cristal puro a partir de nanopartículas é muito desafiador, e você pode nem mesmo conseguir um cristal, "disse Jin, professor assistente de química no Mellon College of Science da CMU. "Na comunidade de nanopartículas, as estruturas cristalinas de apenas três nanopartículas foram relatadas. "

p No caso de Jin, A cristalografia de raios-X revelou que a nanopartícula de ouro é quiral. Os químicos normalmente investigam a estrutura quiral interna das nanopartículas de ouro usando uma técnica chamada espectroscopia de dichoísmo circular. Quando as moléculas quirais puras são expostas à luz polarizada circularmente, cada isômero absorve a luz de forma diferente, resultando em um espectro único - e de sinal oposto - para cada isômero. O processo de criação das nanopartículas de ouro, Contudo, frequentemente resulta em uma mistura 50/50 de cada isômero, conhecidos como racemates.

p "Como o espectro é de sinal oposto para cada isômero, eles se cancelam e a resposta óptica líquida é zero. Isso torna a espectroscopia de dichoísmo circular (CD) inútil quando se trata de determinar a quiralidade de nanopartículas de ouro em misturas 50/50, "disse Gil, professor associado de pesquisa de química e diretor do Departamento de Instalações de RMN do Departamento de Química.

p Já que Jin não podia usar espectroscopia de dichoísmo circular, Gil foi capaz de usar RMN para ajudar Jin a distinguir entre seus isômeros destros e canhotos de suas nanopartículas de ouro.

p A espectroscopia de NMR aproveita o fenômeno físico em que alguns núcleos oscilam e giram como topos, emitir e absorver um sinal de radiofrequência em um campo magnético. Ao observar o comportamento desses núcleos giratórios, os cientistas podem juntar as peças da estrutura química do composto.

p Em 1957, os cientistas observaram que os átomos de hidrogênio de um grupo de metileno (CH2) em rotação livre produziam duas frequências diferentes se estivessem perto de um centro quiral. Nanopartículas de ouro de Jin, que tem um núcleo quiral, são amortecidos por vários grupos químicos, incluindo grupos de metileno girando livremente. Gil raciocinou que o núcleo quiral das nanopartículas deveria induzir os dois átomos de hidrogênio do grupo metileno a emitir frequências diferentes, um fenômeno conhecido como diastereotopicidade.

p Gil e Jin compararam o sinal de NMR dos átomos de hidrogênio em uma nanopartícula de ouro não quiral com o sinal de NMR dos átomos de hidrogênio em uma nanopartícula de ouro quiral. O espectro de NMR da nanopartícula não quiral não revelou quaisquer diferenças, mas o espectro de NMR da nanopartícula quiral revelou dois sinais de hidrogênio diferentes, fornecendo uma maneira simples e eficiente de dizer se a partícula é quiral ou não, mesmo para uma mistura 50/50 de isômeros.

p "O NMR é uma alternativa - e muito eficiente - método para fornecer informações úteis sobre como os átomos nas nanopartículas formam a estrutura molecular. Como o NMR pode determinar a quiralidade em alguns casos, pode ser facilmente usado para determinar a pureza de uma mistura de nanopartículas, "Jin disse.

p No trabalho atual, Jin e Qian estão se esforçando para transformar sua mistura 50/50 de isômeros destros e canhotos em uma solução pura de um ou do outro.