Capsule proteiche artificiali che «catturano» gli inquinanti

Lo scienziato Sir James Fraser Stoddart, premio Nobel per la chimica nel 2016, è mancato il 30 dicembre dello scorso anno. Nell’ultimo periodo della sua vita, ha coordinato un team internazionale di ricercatori delle Università di Padova e di Hong-Kong, con la collaborazione di università statunitensi (Duke, Northwestern, South Florida, California Institute of Technology) e cinesi (Tianjin, Anhui, Zhejiang), che ha studiato materiali innovativi per individuare e catturare sostanze inquinanti in aria e in acqua. Il nuovo materiale ha caratteristiche simili alle capsule proteiche biologiche che svolgono funzioni essenziali in diversi processi, tra cui il trasporto e l’immagazzinamento di sostanze che spaziano dal fragile materiale genetico dei virus al ferro contenuto nelle ferritine. Gli scienziati hanno provato a lungo a replicare queste strutture naturali e, dopo molti tentativi, sono riusciti a preparare poliedri supramolecolari artificiali con caratteristiche simili alle capsule biologiche che possano immagazzinare sostanze e rilasciarle in modo intelligente e controllato. Sono due le caratteristiche fondamentali di questi nuovi materiali: le proprietà dinamiche e la capacità di incapsulare altre sostanze, doti essenziali per lo sviluppo di questa classe di sistemi altamente «intelligenti», dal momento che consentono una cattura e un rilascio controllato delle sostanze utilizzando la luce come stimolo. Tra le numerose applicazioni possibili c’è, ad esempio, la purificazione dell’aria o dell’acqua attraverso l’immagazzinamento di idrocarburi. «Per la preparazione di questo nuovo materiale è stato fondamentale sfruttare delle molecole chirali (la chiralità è una proprietà di oggetti che sono immagini speculari l’uno dell’altro ma non sono sovrapponibili, come le nostre mani destra e sinistra). Questa proprietà è universale in natura e si manifesta ovunque, dal DNA alle proteine. Nel nostro studio abbiamo osservato come delle molecole chirali possano riconoscersi e auto-assemblarsi in capsule sintetiche dalle dimensioni di solo un paio di nanometri. Creare poliedri da oggetti macroscopici risulta molto facile, ma produrne di dimensioni nanoscopiche è estremamente complicato. Il nostro studio dimostra che le dimensioni di un paio di nanometri sono sufficienti per consentire di immagazzinare idrocarburi come il benzene e il cicloesano, inquinanti di aria e acqua» – spiega Luka Ðorđević, autore della ricerca e docente al Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova.