NANOSCIENZE/ Nelle gabbie di Archimede si riprogrammano le molecole – Redazione, Michele Orioli, giovedì 28 luglio 2011

Hanno dei nomi strani e compositi, come cubottaedro o rombicosidodecaedro o più semplicemente ottaedro troncato: sono i 13 poliedri semiregolari detti anche poliedri di Archimede, forme spettacolari della geometria solida descritte nel III secolo a.C. dal famoso matematico e fisico di Siracusa.

Ora, però, non sono più solo oggetto delle speculazioni matematiche o modelli ispiratori di opere d’arte per autori stravaganti come Escher: sono diventati strumento di lavoro per i chimico-fisici che hanno ricalcato la perfezione della loro struttura per realizzare speciali capsule in grado di ingabbiare molecole particolari.

Per la prima volta, ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca e della New York University sono riusciti a costruire “gabbie” fatte di molecole che riescono a ospitare altre molecole cambiandone forma e proprietà. Le strutture, tenute insieme da legami a idrogeno, sono molto stabili e, cosa ancor più straordinaria, assumono le forme geometriche che gli studiosi decidono di volta in volta di realizzare. Tali forme durano nel tempo e, quando le gabbie vengono “smontate”, si rendono pronte all’azione le molecole ospiti cresciute al loro interno (guarda le figure delle gabbie e delle molecole ospiti).

Siamo, manco a dirlo, nel prolifico regno delle nanoscienze: ad esempio, le dimensioni dell’ottaedro troncato, formato da legami a idrogeno di esasolfonatofenilbenzene e ione guanidinio, sono nanometriche; per dare un’idea, il suo volume corrisponde a 2200 angstrom cubici (un angstrom è pari a un decimilionesimo di millimetro).

La ricerca, durata due anni e frutto della collaborazione fra Angiolina Comotti, ricercatrice di Chimica Fisica nel Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca, e il professor Michael Ward del Dipartimento di Chimica della New York University, è stata pubblicata nei giorni scorsi sull’ultimo numero della rivista Science.

In natura, un esempio di gabbia molecolare è la capsula di un virus. Il virus è costituito da unità proteiche che si assemblano in poliedri ben definiti che contengono RNA e DNA. Il rivestimento del virus, chiamato capside, conferisce forma e stabilità alla particella virale. Ma le gabbie molecolari naturali non sono controllabili e, soprattutto, non si possono includere molecole determinate “impartendo” ordini precisi per cambiarne i poteri. Il vantaggio delle gabbie realizzate dai ricercatori di Milano e New York, invece, è proprio quello di produrre molecole di diversa natura che fanno esattamente quello che si è previsto.

«È una bella soddisfazione riuscire a costruire ciò che si è progettato a tavolino e ancor di più far fare alle molecole compiti precisi. È un po’ come se riuscissimo a far cambiare mestiere alle molecole», ha dichiarato Angiolina Comotti.

L’idea alla base della ricerca è il “confinamento” molecolare per ottenere, attraverso la variazione delle interazioni fra le molecole, gli ioni e i cluster metallici, nuove proprietà che per via chimica sarebbe impossibile conseguire. «Analogamente al modello naturale del virus - ha spiegato Comotti - noi abbiamo realizzato un poliedro regolare costituito da scudi molecolari che possono incapsulare al loro interno un’ampia varietà di molecole di diversa natura, inclusi principi attivi, e cluster metallici, dominando la forma e dimensione dei cluster stessi. Inoltre, le molecole ospiti e i cluster metallici sono protetti rispetto all’ambiente esterno, quindi immuni da processi di ossidazione o degradazione».

Diversi i compiti che possono essere svolti da queste molecole riprogrammate: rilascio controllato di farmaci, miglior controllo della solubilità dei principi attivi, maggiore stabilità di nanoparticelle metalliche disperse.

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