Pequeños interruptores, gran efecto
Descifran el mecanismo de los fotoconmutadores, con potencial para la medicina, los materiales y la electrónica
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Un equipo interuniversitario de la TU Wien y la Universidad de Viena ha realizado importantes avances en la comprensión de los llamados fotoswitches. Estos diminutos "interruptores de luz" moleculares cambian su estructura cuando se exponen a la luz, de forma similar a un interruptor que cambia entre "encendido" y "apagado". Aplicado a la química, esto significa que la molécula cambia de su forma estirada a su forma doblada, modificando así sus propiedades químicas. La capacidad de cambiar moléculas de forma selectiva abre perspectivas de aplicación en medicina, ciencia de materiales y almacenamiento de datos. Los resultados de la investigación se publican ahora en la revista Angewandte Chemie.
Puedes pensar en los fotoconmutadores como en una montaña rusa con dos puntos: a la izquierda va rápido, a la derecha va despacio.
Copyright: Maximilian Wutscher
Comprender y predecir los interruptores moleculares
Durante mucho tiempo no se supo por qué ciertas moléculas se comportaban de una manera u otra. Ahora, el equipo ha podido demostrar que incluso los cambios químicos más pequeños -los llamados sustituyentes- son decisivos para determinar si un fotointerruptor permanece activo sólo unos segundos o permanece estable durante un periodo de tiempo más largo. El equipo se centró en la clase de sustancias arilazopirazol, investigadas desde hace tiempo como potenciales fotosensibilizadores.
Marko Mihovilovic, decano de la Facultad de Química Técnica de la Universidad Técnica de Viena, compara el proceso subyacente con una montaña rusa: "Se puede imaginar como una montaña rusa con dos interruptores: Si giro a la izquierda, la molécula cambia rápidamente, si giro a la derecha, cambia lentamente. Pero tengo que entender este proceso para poder cambiar de forma selectiva".
El equipo consiguió entender exactamente cómo funciona esto vinculando el modelo teórico de la Universidad de Viena y los datos experimentales de la TU Wien. Sólo la interacción de ambos enfoques permitió comprender y predecir con precisión los tiempos de conmutación.
Nuevas perspectivas gracias al control selectivo
Con estos nuevos conocimientos, ha sido posible por primera vez "personalizar" la vida útil de estos fotoconmutadores. Se trata de un paso decisivo hacia aplicaciones en las que las moléculas pueden ser activadas por la luz de forma controlada. Sobre todo en fotofarmacología -es decir, fármacos que sólo se hacen efectivos en el lugar deseado del cuerpo gracias a la luz-, esto podría ayudar a reducir los efectos secundarios y controlar los tratamientos con mayor precisión. Pero también se abren nuevas posibilidades en la electrónica, donde se requieren tiempos de conmutación extremadamente cortos, o en la investigación de materiales, donde se supone que éstos cambian con sólo pulsar un botón.
"Somos ingenieros moleculares: ensamblamos moléculas para que tengan las propiedades deseadas", explica Mihovilovic. "Si entendemos cómo se producen los procesos de conmutación molecular, podemos controlar efectos que van de lo microscópico a lo macroscópicamente medible".
Teoría y experimento se complementan
La vertiente teórica también desempeñó un papel decisivo. "Sólo con cálculos podemos entender por qué algunas moléculas conmutan rápidamente y otras lentamente, y cómo pueden predecirse estas propiedades", explica Leticia González, del Instituto de Química Teórica de la Universidad de Viena. "Esto hace posible desarrollar específicamente nuevas moléculas con propiedades de conmutación personalizadas sin tener que depender del puro ensayo y error".
Los conocimientos tampoco se limitan al campo de la fotofarmacología, aunque éste sea el centro de atención del equipo de investigación. Y es que el funcionamiento es el mismo, independientemente de que se trate de moléculas en materiales o productos farmacéuticos. El trabajo se llevó a cabo en cooperación entre el Instituto de Química Sintética Aplicada de TU Wien y el Instituto de Química Teórica de la Universidad de Viena. El proyecto fue financiado por el Fondo Austriaco para la Ciencia (FWF).
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 Alemán se puede encontrar aquí.
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