p Uma equipe de cientistas da ITMO University e Trinity College Dublin publicou os primeiros resultados experimentais mostrando que os nanocristais comuns possuem quiralidade intrínseca e podem ser produzidos em condições normais como uma mistura meio a meio de imagens espelhadas uns dos outros. A descoberta desta propriedade fundamental em nanocristais abre novos horizontes em nanotecnologia e biotecnologia e medicina, por exemplo, em aplicações como a distribuição direcionada de drogas. Os resultados do estudo foram publicados em Nano Letras . p Desde o desenvolvimento de nanocristais artificiais, os cientistas pensaram que a quiralidade - a propriedade de um objeto não ser sobreposto à sua imagem no espelho - era aleatória ou completamente ausente nos nanocristais.

p Um experimento conjunto conduzido por pesquisadores do laboratório Optics of Quantum Nanostructures da ITMO University e do Center for Research on Adaptive Nanoestruturas e Nanodispositivos (CRANN) no Trinity College demonstrou que os nanocristais padrão (pontos quânticos de seleneto de cádmio e bastões quânticos), na verdade, compor uma mistura racêmica (50:50) de formas quirais 'direita' e 'esquerda'. Até agora, nanocristais quirais só poderiam ser obtidos artificialmente, anexando moléculas ligantes quirais especiais à superfície dos nanocristais.

p A quiralidade é intrínseca a muitos objetos do mundo natural, partindo de partículas elementares para galáxias espirais. Nosso corpo, bem como muitos outros objetos biológicos complexos, é quase inteiramente feito de biomoléculas quirais. Mais importante, a atividade biológica das formas 'direita' e 'esquerda' do mesmo composto pode diferir dramaticamente. Muitas vezes, apenas uma forma quiral é comestível ou tem o efeito terapêutico necessário, enquanto seu antípoda será, na melhor das hipóteses, inútil. Por exemplo, as moléculas de um analgésico bem conhecido ibuprofeno têm dois isômeros de espelho óptico. Um deles realmente ajuda a aliviar a dor, enquanto o outro não só não alivia a dor, mas é tóxico para o organismo.

p Um indicador chave do ambiente quiral é chamado de atividade óptica:dependendo da forma quiral de um nanocristal, ele pode girar o plano da luz polarizada para a direita ou para a esquerda. Uma solução normal de nanocristais, por definição, não revela nenhuma atividade óptica, o que sempre foi atribuído à aparente inexistência de quiralidade nos nanocristais. Tendo dividido as formas 'esquerda' e 'direita' de nanocristais, cientistas da ITMO University e do Trinity College conseguiram provar o contrário.

p 'A ausência de atividade óptica em uma solução de nanocristais pode ser explicada pelo fato de que uma mistura racêmica (50:50) combina versões' esquerda 'e' direita 'de nanocristais que giram simultaneamente o plano de polarização em direções opostas, cancelando-se mutuamente, 'diz Maria Mukhina, pesquisador do laboratório Optics of Quantum Nanostructures. 'Nós explicamos a própria existência de quiralidade intrínseca em nanocristais por defeitos quirais que ocorrem naturalmente durante a síntese normal de nanocristais.'

p Yurii Gun'ko, professor do Trinity College e codiretor do Centro Internacional de Pesquisa e Educação para Física de Nanoestruturas da Universidade ITMO comenta sobre as aplicações potenciais do método desenvolvido pelo grupo:

p 'Há uma demanda global por novas formas de obtenção de nanopartículas quirais. Acreditamos que nosso método encontrará aplicações em biofarmacêutica, nanobiotecnologia, nanotoxicologia e biomedicina, em particular para diagnósticos médicos e distribuição direcionada de drogas. Por exemplo, se todas as nanopartículas comumente usadas são realmente quirais, então, durante a interação com um objeto biológico, 50 por cento da mistura de nanopartículas penetrará no objeto biológico (por exemplo, célula), enquanto os outros 50 por cento permanecerão fora. As implicações desta conclusão são cruciais para a área de nanotoxicologia, mas ninguém os considerou antes. Outra aplicação potencial tem a ver com a capacidade dos pontos quânticos quirais de emitir luz polarizada levógira e dextrógira, o que torna possível criar dispositivos como monitores holográficos 3-D e muito mais. '

p Para separar diferentes formas quirais de nanocristais e capturar a manifestação de sua quiralidade intrínseca, os cientistas criaram uma técnica que, de acordo com o grupo, pode ser potencialmente expandido e usado com muitos outros nanomateriais inorgânicos.

p Os pesquisadores imergiram os nanocristais em uma solução bifásica não misturável de água e solvente orgânico (clorofórmio). Como os nanocristais não são solúveis em água, a fim de transferi-los da fase orgânica para a água, cientistas adicionaram L-cisteína, uma molécula quiral freqüentemente usada como um ligante para tal transferência de fase. A cisteína substitui os ligantes hidrofóbicos na superfície dos nanocristais, tornando-os solúveis em água. Como resultado, independentemente da forma quiral da cisteína, todos os nanocristais, sem exceção, acabarão na água. Os pesquisadores descobriram que se eles resfriarem a solução e interromperem a transferência de fase em um determinado ponto, é possível alcançar uma situação, em que o conjunto de nanocristais é dividido igualmente entre as fases com nanocristais 'esquerdo' e 'direito' em diferentes fases.

p A atividade óptica em nanocristais separados desta forma é preservada mesmo após a remoção subsequente de cisteína da superfície, que adicionalmente atesta a origem natural da quiralidade intrínseca em nanocristais.