MÁQUINAS MOLECULARES Y POTENCIALES APLICACIONES

El desarrollo hacia las máquinas moleculares altamente complejas y útiles se encuentra aún en sus albores; los galardonados con el Nobel de Química de este año han demostrado que el diseño racional y la síntesis de máquinas moleculares son posibles.

Los trabajos de Jean-Pierre Sauvage, de la Universidad de Estrasburgo, Fraser Stoddart, de la Universidad Northwestern, y Bernard Feringa, de la Universidad de Groninga, acreedores del Premio Nobel de Química 2016, han sentado las bases para el diseño y la producción de máquinas moleculares que permitirán en las siguientes décadas diversas aplicaciones, ya que hasta el momento solo existen prototipos, destacó el doctor Jorge Peón Peralta, director del Instituto de Química de la UNAM.

Las máquinas moleculares por las que se entregó el Nobel de Química de este año están conformadas por un conjunto de átomos, del orden de 50, unidos por enlaces químicos.

Estas moléculas, relativamente pequeñas, al absorber luz o ser estimuladas por una corriente eléctrica cambian de forma, lo que en química se conoce como isomerización.

“La isomerización consiste en que el conjunto de átomos que conforman a una molécula cambian de arreglo y con ello la forma de la molécula, esto tiene que ver con la energía que absorbieron, que generalmente se trata de luz. Un tiempo después de absorber la energía y cambiar de forma, las moléculas se relajan y vuelven a su forma original”.

Cuando los movimientos de estas máquinas moleculares son muy controlados, se logra que la molécula gire en una sola dirección. Es decir, la molécula absorbe luz, cambia de forma y con ello una parte de la molécula se mueve en cierta dirección, y al regresar a su forma original continúa con el movimiento de rotación que comenzó al absorber la luz. Los rotores y los motores moleculares pueden servir para generar movimientos que cambien, por ejemplo, la estructura de las membranas celulares.

Además de las máquinas moleculares que rotan, se han desarrollado algunas que cambian de forma en un movimiento de apertura y cierre, como si los extremos de la molécula se alejaran entre sí y luego se volvieran a acercar.

Estos movimientos de apertura y cierre, que pueden parecer sencillos, si se combinan con otro tipo de arquitecturas moleculares podrían inducir fenómenos a escala mayor que a unos cuantos átomos.

“El movimiento de apertura y cierre de una molécula podría funcionar para inducir cambios en moléculas más grandes como es el caso de las proteínas que están conformadas por decenas de miles de átomos. Y si además la proteína contiene un fármaco, es posible que el movimiento de la máquina molecular en la proteína permita la liberación del mismo”, explicó el doctor Peón Peralta, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias.

El especialista en espectroscopia ultrarrápida de fluorescencia mencionó que las máquinas moleculares o arquitecturas moleculares son pequeñas, pero complejas, ya que los átomos tienen que estar conectados en el sitio indicado y con enlaces químicos de cierto tipo para que se den diversos cambios en las moléculas, la mayoría a través de su interacción con luz, y esto ha sido posible gracias a las aportaciones de los tres galardonados con el Nobel de Química 2016.