De nombreux médicaments sont des molécules tordues avec deux versions d'image miroir, mais le corps n'en utilise qu'un. Inspiré des bactéries photosynthétiques, une équipe de l'Université du Michigan a construit un catalyseur qui guide les réactions chimiques vers la bonne version des molécules tordues. Cela pourrait conduire à une production plus efficace de certains médicaments.

La boucle dans les molécules de médicament, une propriété connue sous le nom de chiralité, les aide à interagir avec des molécules de même courbe dans les cellules humaines. La molécule de courbe opposée est inactive ou, dans le pire des cas peut être très toxique. Pourtant, les processus chimiques nous donnent généralement les deux versions des molécules chirales, ou énantiomères, en quantités égales.

« Les catalyseurs chiraux d'aujourd'hui ont été optimisés pour fonctionner dans des liquides coûteux et peu respectueux de l'environnement. Ces catalyseurs peuvent produire des énantiomères gauche ou droit presque exclusivement, mais quand on veut faire des réactions dans l'eau, ils sont détruits, " a déclaré Nicolas Kotov, le professeur d'ingénierie Joseph B. et Florence V. Cejka, qui a dirigé l'équipe qui a conçu et testé le nouveau catalyseur.

Il serait moins cher et plus sûr d'effectuer des réactions dans l'eau. Les catalyseurs développés par l'équipe de Kotov peuvent le faire. Ce sont des assemblages de nanoparticules minérales, fabriqué principalement à partir d'oxyde de zinc. Ils imitent les organes nanométriques des bactéries, et ils sont au moins 10 fois meilleurs pour sélectionner une version particulière d'une molécule chirale que les catalyseurs antérieurs de ce type.

« Notre sélectivité chirale est constamment supérieure à 20 % alors que les réactions précédentes de type similaire ont à peine dépassé 1 %, " a déclaré Kotov. " Vingt pour cent peut sembler peu, mais déjà, il est technologiquement précieux car il réduit considérablement le coût du produit prévu."

Par exemple, certains médicaments, qui contiennent actuellement des quantités égales d'énantiomères actifs et inactifs, pourraient être produits plus efficacement avec ces catalyseurs.

« Des économies de coûts sont déjà possibles car les catalyseurs sont peu coûteux, stable et réutilisable. Le remplacement des solvants organiques par de l'eau fait également une grande différence tant pour l'économie que pour l'environnement."

C'est ainsi que fonctionnent les catalyseurs :les écarts entre les nanoparticules chirales au sein de la "supraparticule" de 0,0001 millimètre sont tordus, ils préfèrent donc héberger des molécules avec une courbe similaire. Les nanoparticules captent la lumière et la transforment en charges électriques, qui sont passés aux molécules dans les lacunes.

Les molécules utilisent l'énergie pour former une nouvelle liaison. Les molécules avec les torsions correctes passent plus de temps à l'intérieur de la supraparticule, ils finissent donc par produire plus de produits tordus.

L'équipe explore comment améliorer davantage la sélectivité chirale, peut-être en utilisant une lumière tordue.

L'étude est publiée dans la revue Communication Nature .