06.07.2022 - Paul Scherrer Institut (PSI)

Facilitar la diferenciación de las moléculas espejo

Los investigadores han demostrado que las sustancias de imagen especular -los llamados enantiómeros- pueden distinguirse mejor utilizando luz de rayos X helicoidal

Gracias a un nuevo método, los científicos son capaces de distinguir mejor entre las sustancias espejo. Esto es importante, entre otras cosas, para el desarrollo de fármacos, ya que las dos variantes pueden causar efectos completamente diferentes en el cuerpo humano. Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI, la EPF de Lausana (EPFL) y la Universidad de Ginebra describen el nuevo método en la revista científica Nature Photonics.

Algunas moléculas existen en dos formas que son estructuralmente idénticas pero que son imágenes especulares la una de la otra, como nuestras manos derecha e izquierda. Se trata de moléculas quirales. Sus dos formas especulares se denominan enantiómeros. La quiralidad es especialmente relevante en las moléculas biológicas, ya que puede causar diferentes efectos en el organismo. Por ello, es esencial en bioquímica y toxicología, así como en el desarrollo de fármacos, separar los enantiómeros entre sí para que, por ejemplo, sólo la variante deseada entre en un fármaco. Ahora, investigadores del PSI, la EPFL y la Universidad de Ginebra han desarrollado conjuntamente un nuevo método que permite distinguir mejor los enantiómeros y, por tanto, separarlos mejor entre sí: el dicroísmo helicoidal en el dominio de los rayos X.

El método actualmente establecido para distinguir los enantiómeros se llama dicroísmo circular (CD). En este método, se envía a través de la muestra una luz con una propiedad particular, lo que se conoce como polarización circular. Los enantiómeros absorben la luz de forma diferente. La CD se utiliza ampliamente en la química analítica, en la investigación bioquímica y en las industrias farmacéutica y alimentaria. Sin embargo, en la CD las señales son muy débiles: La absorción de la luz de dos enantiómeros difiere en algo menos del 0,1%. Existen varias estrategias para amplificar las señales, pero sólo son adecuadas si la muestra está disponible en la fase gaseosa. Sin embargo, la mayoría de los estudios en química y bioquímica se llevan a cabo en soluciones líquidas, principalmente en agua.

En cambio, el nuevo método aprovecha el llamado dicroísmo helicoidal, o HD por sus siglas en inglés. El efecto subyacente a este fenómeno se encuentra en la forma de la luz, más que en su polarización: El frente de onda se curva en forma helicoidal.

En la Swiss Light Source SLS del PSI, los investigadores pudieron demostrar por primera vez con éxito que los enantiómeros también podían distinguirse entre sí utilizando luz de rayos X helicoidal. En la línea de luz cSAXS del SLS, lo demostraron en una muestra del complejo metálico quiral hierro-tris-bipiridina en polvo, que los investigadores de la Universidad de Ginebra habían puesto a disposición. La señal que obtuvieron fue varios órdenes de magnitud más fuerte que la que se puede conseguir con la CD. La HD también puede utilizarse en soluciones líquidas, por lo que cumple un requisito ideal para las aplicaciones en el análisis químico.

Para este experimento era fundamental crear una luz de rayos X con las propiedades adecuadas. Los investigadores pudieron lograrlo con las denominadas placas de zona en espiral, un tipo especial de lentes difractivas de rayos X a través de las cuales enviaron la luz antes de que incidiera en la muestra.

"Con las placas de zona en espiral pudimos, de forma muy elegante, dar a nuestra luz de rayos X la forma deseada y, por tanto, un momento angular orbital. Los haces que creamos de este modo también se denominan vórtices ópticos", explica el investigador del PSI Benedikt Rösner, que diseñó y fabricó las placas de zona en espiral para este experimento.

Jérémy Rouxel, investigador de la EPFL y primer autor del nuevo estudio, explica además: "El dicroísmo helicoidal proporciona un tipo de interacción luz-materia completamente nuevo. Podemos explotarlo perfectamente para distinguir entre enantiómeros".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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