Método de fabricación de superficies metálicas mesoporosas quirales

Estándar

La quiralidad es una propiedad de asimetría importante en varias ramas de la ciencia. Un objeto o un sistema es quiral y presenta quiralidad cuando este no es idéntico a su imagen especular, es decir, que no puede ser superpuesto ella.

“Cualquier figura geométrica o conjunto de puntos, diré que es quiral y que presenta quiralidad, si su imagen en un espejo plano, idealmente realizada, no puede ser superpuesta con ella misma.”

Lord Kelvin

Dos Enantiómeros

Esta definición presenta la quiralidad como una propiedad geométrica y dicotómica. Geométrica porque se basa en la aplicación de operaciones de simetría (reflexiones) sobre figuras geométricas o conjuntos de puntos. Dicotómica porque las imágenes especulares pueden ser superponibles mediantes rotaciones y translaciones (es decir, no quirales o aquirales), o no superponibles (es decir, quirales).

Es una propiedad de gran interés en química orgánica,  inorgánica y bioquímica, dando lugar a la estereoquímica, las reacciones estereoespecíficas y los estereoisómeros  (enantiómeros o isómeros ópticos: dos imágenes especulares de una molécula quiral). Muchas moléculas biológicas y compuestos farmacéuticos son quirales. Los enanatiómeros tienen las mismas propiedades físicas  a excepción de su capacidad de rotar el plano de luz polarizada (cad una la rota en direcciones opuestas) y tienen las mismas propiedades químicas aunque a menudo muestran difertentes reactividades y diferentes efectos fisiológicos. Muchas veces, sólo uno de los enantiómeros tiene el efecto deseado  mientras que el otro puede ser menos activo, inactivo o incluso puede tener efectos adversos o ser tóxico. Por lo que hay una necesidad de buscar médotos de sistesi asimétrica, separación de enantiómeros y detección selectiva. Os recomiendo que os leáis el caso de la Talidomida, un sedante y calmante de las náuseas de los primeros meses de embarazo que tuvo mucho éxito entre 1958 y 1963. Pero provocó miles de nacimientos de bebes afectados de focomelia, una anomalía cognénita que se caracterizaba por la carencia o excesiva cortedad de las extemidades. El causante de esta anomalía fue uno de los enantiómeros. En el dibujo de abajo, podéis ver los dos enantiómeros de la talidomida: Izq.: (S)-talidomida; Der.: (R)-talidomida

El desarrollo de las superficies y los materiales con características quirales, reproduciendo la quiralidad que se genera de forma natural, es un importante reto científico ya que estos nuevos materiales pueden tener una amplia gama de aplicaciones: sintesi quiral, detección enantioselectiva, separación quiral y purificación.

El método más popular de obtención de estas superficies se basa en la impresión molecular , un técnica que para crear cavidades en una matriz polimérica con memória de moléculas molde para ser usados en reconocimiento molecular. Esta técnica consiste  en una molécula quiral molde y unos monómeros funcionales, que se auto-ensamblan alrededor de la molécula molde por interacción entre los grupos funcionales, y se polimerizan formando una matriz impresa (polímero impreso molecularmente, MIPs) . A continuación, la molécula molde se elimina de la matriz en ciertas consiciones dejando una cavidad complementaria en tamaño y forma al molde y que  puede funcionar como sitio de unión selectiva para una molécula molde específica. Pero este método de creación de superficies quirales tiene sus desventajas: difícil eliminación de la molécula molde, transferencia de masa pobre, constantes de unión bajas y cinéticas de unió lentas.

Preparation of molecularly imprinted material

Sin embargo, es difícil sintetizar matrices metálicas quirales por este método. En cambio, se ha producido superficies quirales metálicas con éxito por electrodeposición de películas de óxido de cobre en presencia de iones de tartrato quirales. Recientemente un grupo de investigación ha publicado la fabricación de un metal mesoporoso (poros de 2-50 nm de diámetro) quiralmente impreso, obtenido por la reducción electroquímica de sales de platino en presencia de una fase de cristal liquido y moléculas quirales. El platino poroso conserva el carácter quiral después de la eliminación de las moléculas molde, cosa que no se había consegido antes y la matriz obtenida de esta manera presenta una gran área de superficie debido a su mesoporosidad. También observaron un discriminacion significativa entre dos enantiómeros, cuando lo probaron como electrodos.

Las películas de platino mesoporoso impresos quirales fueron preparados por electroposición en la presencia simultánea de: 1) una fase de cristal líquido liotrópicos , es decir, cristales líquidos formados por agregados de moléculas anfílicas (Surfactant), moléculas que poseen en la misma estructura regiones hidrofóbicas y regiones hidrofílicas. Esta fase sirve como plantilla para generar los los mesoporos. El agente tensoactivo (surfactant) que utilizaron fue Brij56, polyoxyethykene (10) cetyl ether ó [(C16H33 (OCH2CH2) 10OH]; 2) y una molécula quiral, que actúa como plantilla para obtener cavidades quirales en las paredes de los mesoporos. En este caso, la molécula molde que escogieron fue L-DOPA (3,4-dihidroxi-L-fenilalanina).

La reducción electroquímica de la sal de platino se produce alrededor de la fase liotrópica y las moléculas quirales. Dando como resultado la formación de canales mesoporosos con cavidades quirales en su superficie interior después de la eliminación de las plantillas. Clicad las imágenes par ver la explicación.

Fuentes:

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s