Les scientifiques de l'UNSW Sydney, avec des collaborateurs de la Western Sydney University et des Pays-Bas, ont été surpris de découvrir que les anions dihydrogénophosphate - des ions inorganiques vitaux pour l'activité cellulaire - se lient à d'autres anions dihydrogénophosphate malgré leur charge négative.

La même équipe a également fabriqué une molécule qui pourrait « attraper » ces anions phosphate de dihydrogène et en fonction de la lumière colorée qui leur était projetée, augmenter ou inhiber leur mouvement en solution.

La recherche, qui a été publié récemment dans The Journal de l'American Chemical Society , fournit de nouvelles informations sur les interactions moléculaires qui se produisent au cours des processus biochimiques, tout en introduisant de nouvelles méthodes de contrôle du transport des molécules en solution.

Le professeur agrégé Jon Beves de l'École de chimie de l'UNSW affirme que les chimistes ont toujours su que le phosphate de dihydrogène était «un peu bizarre» et difficile à étudier en solution, mais jusqu'à présent personne ne savait ce qui se passait réellement.

"Notre travail montre que ces anions chargés négativement sont en fait liés ensemble, même dans des solutions diluées où les liaisons hydrogène sont considérées comme extrêmement faibles, " il dit.

"Les liaisons hydrogène entre les anions phosphate dihydrogène semblent être étonnamment fortes. Elles sont suffisamment fortes pour surmonter la répulsion de charge similaire, et assez fort pour maintenir les amas d'anions ensemble même lorsqu'ils sont dissous dans des solvants de liaison hydrogène qui, nous l'espérions, les déchireraient."

A/Prof. Beves dit que la nouvelle compréhension pourrait également contribuer à expliquer la structure des membranes biologiques, ou comment l'ARN ou l'ADN sont attirés l'un vers l'autre en solution, puisque ces interactions impliquent toutes des groupes phosphate. Et être capable de contrôler le mouvement de ces molécules en solution en utilisant la lumière soulève des idées intéressantes sur la façon dont cela pourrait être appliqué dans des situations biologiques ou environnementales.

"Les solutions liquides mélangées sont composées de beaucoup de molécules toutes se déplaçant et culbutant au hasard, " A/Prof. Beves dit.

« Cela rend très difficile de faire des choses comme extraire des métaux précieux ou polluants à partir de solutions diluées, ou délivrer des molécules médicamenteuses là où elles doivent aller dans un corps humain. Si nous pouvions contrôler le mouvement de certaines de ces molécules et leur dire où aller, cela pourrait rendre ces tâches beaucoup plus réalisables."

Mais le prof. Beves souligne que de telles applications seraient un long chemin à parcourir nécessitant beaucoup plus de recherches. Pour l'instant, il est enthousiaste à l'idée de faire un travail important dans un domaine mal compris de la chimie fondamentale.

Il dit que les travaux menés par son équipe ont utilisé un solvant organique appelé diméthylsulfoxyde et il imagine que de futures études examineraient si le phosphate se comporte de la même manière dans l'eau, où se déroule toute la chimie biologique.

Mais pour la prochaine étape, son équipe cherche à explorer comment les molécules peuvent être activement transportées en solution.

"Nos prochains objectifs seront d'utiliser ces types d'interactions pour piloter activement le transport de molécules à l'aide de la lumière, par exemple, à l'aide d'un pointeur laser pour diriger les molécules vers le mouvement."