Nel 2016 il premio Nobel per la Chimica fu assegnato al chimico francese Jean-Pierre Sauvage (1944), al chimico britannico Sir J. Fraser Stoddart (1942) e al chimico olandese Bernard L. Feringa (1951) “per la progettazione e la sintesi di macchine molecolari”. In effetti, queste macchine molecolari sono molecole altamente complesse, i cui movimenti meccanici possono essere controllati ai fini dello svolgimento di un compito fornendo loro l’energia necessaria, cosi come facciamo noi comunemente nel guidare, ad esempio, una macchina per raggiungere una data meta. Si chiamano anche nano-macchine – le più piccole al mondo – in quanto hanno dimensioni dell’ordine di un nanometro, cioè di un millesimo di micron, ovvero di un miliardesimo di metro; praticamente un diamtro pari ad un millesimo dello spessore di un capello. Esse possono essere prodotti di sintesi o biologici. La prima intuizione l’ebbe Sauvage quando sintetizzò (1983) la prima molecola dei “catenani” incastrando due molecole a forma di anello di una catena. Successivamente, nel 1991, Stoddart sintetizzò una molecola di “rotaxano” costituita da una molecola ad anello attraversata da parte a parte da un’altra molecola lineare. Poi ancora, nel 1999, il chimico Feringa dell’Università di Groningen, grazie ai risultati precedenti, riuscì a sviluppare un “motore molecolare” che gira continuamente nello stesso verso. Il mondo biologico è ricco di macchine nanometriche come, ad esempio, i flagelli batterici che sono appendici cellulari, sottili e lunghe, che permettono al microbo di muoversi.
Negli ultimi anni, dai chimici sono state sintetizzate molecole con parti mobili come «pale rotanti, pompe che raccolgono molecole dalla soluzione, assemblatori molecolari che mettono insieme peptidi e in grado di leggere i dati memorizzati su fili di nastro molecolare … . possono flettere le nano-fibre o riorganizzare i cristalli liquidi, che possono essere utilizzati per creare materiali reattivi e “intelligenti”».
Uno di questi è il chimico italiano Vincenzo Balzani (1936), ricercatore del CNR di Bologna, professore emerito (2010) dell’Università “Alma Mater Studiorum” di Bologna, e collaboratore da più di venti anni del prof. Sauvage, non inserito (essendo il primo dei non eletti) nella lista dei Nobel pur avendo firmato diversi studi sulle macchine molecolari. Un gruppo di ricercatori del California Institute of Technology ha creato robot molecolari con singoli filamenti di DNA.
La chimica «Anupama J. Thubagere e colleghi hanno ottenuto il prototipo di robot molecolare assemblando tre “blocchi” principali, composti ciascuno da una manciata di nucleotidi (le unità ripetitive di cui si compone il DNA: guanina, adenina, citosina e uracile): una “gamba” con due “piedi”, un “arto” provvisto di “mano”, e un segmento di base in grado di segnalare alla macchina il punto esatto di rilascio del carico».
(Nella foto la struttura di una molecola di Rotaxano)
Francesco Giuliano
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