Pesquisadores da Tokyo Tech desenvolveram um contêiner nanométrico contendo interruptores fotográficos que absorvem compostos hidrofóbicos de vários tamanhos e formas na água e, subsequentemente, os libera quantitativamente por estímulo de luz não invasivo. Os interruptores instalados permitem o reaproveitamento do contêiner após a liberação bem-sucedida da carga. O novo sistema representa uma plataforma versátil para desenvolvimentos futuros em áreas como química de materiais e biomedicina.

Pesquisadores do Laboratório de Química e Ciências da Vida da Tokyo Tech desenvolveram um nano-contêiner do tipo micela que pode ser alternado entre o estado montado e desmontado por meio de simples irradiação de luz. O estímulo de luz induz uma mudança estrutural nas subunidades anfifílicas, que fecha seu bolso de ligação integrado e simultaneamente resulta na desmontagem (ver Figura 2).

Em uma publicação recente em Nature Communications , Lorenzo Catti (bolsista de pós-doutorado JSPS / Humboldt), Natsuki Kishida, Michito Yoshizawa e colegas de trabalho demonstram com sucesso como combinar o uso de água e luz, ambos os ingredientes essenciais para a vida, em um sistema de entrega ambientalmente benigno. "Água e luz são recursos abundantes e limpos na terra, "Dr. Yoshizawa diz." O uso ativo de ambos na química sintética e de materiais raramente foi realizado até agora, mas é uma necessidade urgente para o desenvolvimento de tecnologias modernas sustentáveis. "

A conquista é baseada em uma pequena mudança de design na subunidade do contêiner nanométrico. Ao mover os dois painéis poliaromáticos em um composto anfifílico anterior (Figura 2, esquerda) um átomo de carbono mais próximo, os autores possibilitaram uma reação fotoquímica entre os painéis que resulta no fechamento quantitativo da bolsa de ligação (Figura 2, direito). Além disso, o grupo foi capaz de mostrar que esta reação é parcial e totalmente reversível por irradiação de luz e aquecimento, respectivamente.

O estudo faz parte do esforço contínuo de desenvolvimento do grupo em direção a sistemas de nanoflask ambientalmente benignos com funcionalidade controlável. O novo sistema pode ser considerado uma "micela aromática, “um conceito que foi introduzido pelo grupo em 2013.

A absorção de moléculas hóspedes insolúveis em água para o recipiente mostrou ser facilmente alcançável por meio de um protocolo de moagem simples. A adição de água aos sólidos resultantes deu soluções caracteristicamente coloridas, que exibiu bandas de absorção UV-visíveis atribuíveis às moléculas convidadas ligadas. O caráter flexível do nano-contêiner permitiu a absorção de uma ampla variedade de compostos, como corantes em forma de bastão e planos e fulerenos esféricos, na água. A liberação quantitativa dos compostos hóspedes pode ser alcançada por meio da irradiação da solução aquosa por 10 min à temperatura ambiente. O lançado, convidados insolúveis em água podem, além disso, ser recuperados com sucesso por meio de filtração simples, dando origem a uma solução límpida e incolor contendo apenas os anfifílicos fechados.

"Em um contexto biomédico, o sistema desenvolvido é uma grande promessa para o progresso futuro na entrega não invasiva de biomoléculas e drogas sintéticas, "Dr. Yoshizawa concluiu. As melhorias futuras do sistema visam permitir uma fonte de luz mais fraca para irradiação, que trará o sistema um passo mais perto da aplicação de entrega in vivo prevista.