De par leur conception, les molécules synthétiques ont généralement pour fonction spécifique de prévenir ou d’accélérer les réactions entre d’autres molécules. Pour aider à contrôler des réactions plus complexes, les chercheurs peuvent exploiter l’espace disponible dans une molécule pour synthétiser une autre structure chimique. L’assemblage hôte-invité peut mieux induire la réaction spécifique souhaitée que l’un ou l’autre des composants pris individuellement, si les scientifiques qui conçoivent l’assemblage réussissent.
Une équipe multi-institutionnelle basée en Chine a signalé un nouveau cluster – l’invité – qui s’est formé à l’intérieur d’un nanoréacteur de polyoxométalate (POM) – l’hôte. L’assemblage hôte-invité qui en résulte possède une activité semblable à celle de la peroxydase, ce qui signifie qu’il pourrait contribuer à accélérer les réactions impliquant la décomposition du H2O2.
Ces réactions sont essentielles aux processus biologiques, tels que la protection du matériel génétique contre les dommages causés par l’oxydation, et ont des implications pour les processus biotechnologiques avancés, selon les chercheurs.
Ils ont publié leurs travaux dans Polyoxométalates.
« Les avantages de la synthèse confinée dans l’espace ne se limitent pas à la personnalisation de la forme, de la taille et de la composition, mais également à l’orientation précise des cristaux et à la position spatiale des produits souhaités », a déclaré l’auteur correspondant Peng Yang, professeur au Collège de chimie et de génie chimique. , Centre de recherche en ingénierie avancée du ministère de l’Éducation, Université du Hunan.
« De la nanotechnologie à l’ingénierie cristalline, une multitude de forces chimiques ont été utilisées pour diriger la croissance confinée des composants invités dans les conteneurs hôtes, tels que les nanotubes de carbone ou les structures/cages métallo-organiques. »
Le POM est une structure moléculaire composée de plusieurs ions métalliques et d’atomes d’oxygène partagés avec une cavité au centre. Dans cette cavité, les chercheurs ont synthétisé un nouvel amas à plusieurs composants utilisant des ions de fer et de cérium chargés positivement, ainsi que du phosphate. L’amas s’est nucléé, ce qui signifie qu’il a formé un amas avec un centre clair dans la cavité du POM.
« Nous avons découvert que de nouvelles structures de polyoxométalates peuvent être obtenues en confinant les synthons dans des nanoespaces spécifiques, et la méthode de synthèse confinée excelle à nous permettre de tirer parti de ces nanoespaces », a déclaré Yang, expliquant que les synthons ne sont pas un réactif mais peuvent signaler le début d’un réactif nécessaire à la synthèse d’une molécule cible. « Dans la cavité de ce polyoxométalate, nous avons réussi à nucléer ce nouveau cluster pour la première fois. »
Les chercheurs ont analysé la structure et la composition du cluster, ainsi que ses fonctions potentielles. Selon Yang, des études préliminaires sur le cluster POM ont donné des résultats prometteurs attestant de sa capacité à détecter l’acide ascorbique, un antioxydant qui aide à protéger les cellules de l’oxygène libre qui peut provoquer des dommages, avec une sensibilité et une spécificité élevées.
« Ce travail ouvre davantage de possibilités dans le développement d’assemblages moléculaires à base de POM, depuis la synthèse personnalisée jusqu’à l’expansion des applications en passant par la conception structurelle », a déclaré Yang.
Plus d’information:
Hong-Xin Sheng et al, De la croissance confinée à l’activité améliorée de type peroxydase : nucléation d’un cluster Fe III – Ce III – oxo médié par le phosphate à l’intérieur du nanoréacteur {P 8W 48}, Polyoxométalates (2024). DOI : 10.26599/POM.2024.9140060
Fourni par Tsinghua University Press