p (Phys.org) - Em reações químicas, esquerda e direita podem fazer uma grande diferença. Uma molécula "canhota" de uma composição química específica pode ser uma droga eficaz, enquanto sua contraparte "destra" de imagem espelhada pode estar completamente inativa. Isso é porque, em biologia, Os designs moleculares "esquerdo" e "direito" são cruciais:os organismos vivos são feitos apenas de aminoácidos canhotos. Portanto, distinguir os dois é importante - mas difícil. p Agora, uma equipe de cientistas do Laboratório Nacional Brookhaven e da Universidade de Ohio, do Departamento de Energia dos EUA, desenvolveu um novo maneira mais simples de discernir a destreza molecular, conhecido como quiralidade. Eles usaram nanopartículas cúbicas de ouro e prata para amplificar a diferença na resposta das moléculas canhotas e destras a um tipo específico de luz. O estudo, descrito no jornal NanoLetters , fornece a base para uma nova maneira de investigar os efeitos da lateralidade nas interações moleculares com sensibilidade sem precedentes.

p "Nossa descoberta e métodos baseados nesta pesquisa podem ser extremamente úteis para a caracterização de interações biomoleculares com drogas, sondando o enovelamento de proteínas, e em outras aplicações onde as propriedades estereométricas são importantes, "disse Oleg Gang, pesquisador do Centro de Nanomateriais Funcionais de Brookhaven e autor principal do artigo. "Poderíamos usar essa mesma abordagem para monitorar mudanças conformacionais em biomoléculas sob condições ambientais variáveis, como a temperatura - e também para fabricar nanoobjetos que exibem uma resposta quiral à luz, que poderiam então ser usados ​​como novos tipos de sensores em nanoescala. "

p Os cientistas sabiam que as moléculas quirais destras e canhotas interagiriam de maneira diferente com a luz "polarizada circularmente" - onde a direção do campo elétrico gira em torno do eixo do feixe. Essa ideia é semelhante à maneira como os óculos de sol polarizados filtram o brilho refletido, ao contrário das lentes comuns.

p Outros cientistas detectaram essa diferença, chamado de "dicroísmo circular, "nas" impressões digitais "espectroscópicas de moléculas orgânicas - mapas detalhados dos comprimentos de onda da luz absorvida ou refletida pela amostra. Mas para a maioria das biomoléculas quirais e muitas moléculas orgânicas, este sinal "CD" está na faixa ultravioleta do espectro eletromagnético, e o sinal costuma ser fraco. Os testes, portanto, requerem quantidades significativas de material em concentrações impraticáveis.

p A equipe foi incentivada a encontrar uma maneira de aumentar o sinal por meio de experimentos recentes que mostram que o acoplamento de certas moléculas com nanopartículas metálicas pode aumentar muito sua resposta à luz. Trabalhos teóricos até sugeriram que essas chamadas partículas plasmônicas - que induzem uma oscilação coletiva dos elétrons condutores do material, levando a uma absorção mais forte de um determinado comprimento de onda - poderia colidir com o sinal na porção de luz visível da impressão digital espectroscópica, onde seria mais fácil medir.

p O grupo experimentou diferentes formas e composições de nanopartículas, e descobriram que cubos com um centro dourado rodeado por uma concha prateada não são apenas capazes de mostrar um sinal óptico quiral na faixa quase visível, mas ainda mais impressionante, foram amplificadores de sinal eficazes. Para sua biomolécula de teste, eles usaram fitas sintéticas de DNA - uma molécula com a qual estavam familiarizados como "cola" para colar nanopartículas.

p Quando o DNA foi anexado aos nanocubos revestidos de prata, o sinal foi aproximadamente 100 vezes mais forte do que o de DNA livre na solução. Isso é, as nanopartículas cúbicas permitiram aos cientistas detectar o sinal óptico das moléculas quirais (tornando-as "visíveis") em concentrações 100 vezes menores.

p "Esta é uma amplificação óptica muito grande em relação ao que foi observado anteriormente, "disse Fang Lu, o primeiro autor no artigo.

p A amplificação observada do sinal de dicroísmo circular é uma consequência da interação entre as partículas plasmônicas e o "exciton, "ou absorvendo energia, elétrons dentro do complexo DNA-nanocubo, os cientistas explicaram.

p "Esta pesquisa pode servir como uma plataforma promissora para a detecção ultrassensível de moléculas quirais e suas transformações em sintético, biomédico, e aplicações farmacêuticas, "Lu disse.

p "Além disso, "disse Gang, "nossa abordagem oferece uma maneira de fabricar, via auto-montagem, nanoobjetos plasmônicos discretos com uma resposta óptica quiral de nano-componentes estruturalmente não quirais. Esses objetos plasmônicos quirais podem aprimorar muito o design de metamateriais e nano-ópticas para aplicações em captação de energia e telecomunicações ópticas. "