生物啟發的奈米催化劑指導手性反應

許多藥物是扭曲的分子，具有兩種映象版本，但人體僅使用一種。受光合作用細菌的啟發，密歇根大學的一個研究小組製造了一種催化劑，可引導化學反應朝著正確的扭曲分子方向發展。它可能導致某些藥物的更有效生產。

藥物分子的捲曲（一種被稱為手性的特性）可以幫助它們與人類細胞中類似彎曲的分子相互作用。具有相反曲線的分子是無活性的，或者在最壞的情況下可能是非常有毒的。然而化學過程通常會給我們提供相同數量的兩種形式的手性分子或對映體。

“如今，手性催化劑已經過最佳化，可以在昂貴且對環境不利的液體中工作。這些催化劑幾乎只能產生左或右對映體，但是當我們要在水中進行反應時，它們會被破壞，”尼古拉斯·科托夫說， Joseph B。和Florence V。 Cejka的工程學教授，他們領導了設計和測試新催化劑的團隊。

在水中進行反應會更便宜，更安全。科托夫團隊開發的催化劑可以做到這一點。它們是主要由氧化鋅製成的礦物奈米顆粒的集合體。它們模擬細菌中的奈米級器官，並且在選擇特定版本的手性分子方面比這種型別的早期催化劑至少好10倍。

Kotov說：“我們的手性選擇性始終高於20％，而以前類似型別的反應幾乎沒有破壞1％。” “百分之二十看起來可能並不多，但是它已經在技術上有價值，因為它大大降低了預期產品的成本。”

例如，使用這些催化劑可以更有效地生產某些藥物（目前包含相等數量的活性和非活性對映體）。

“由於催化劑價格便宜，穩定且可重複使用，因此已經可以節省成本。用水代替有機溶劑在經濟和環境方面也有很大的不同。”

催化劑就是這樣工作的：0。0001毫米“超粒子”內的手性奈米粒子之間的間隙是扭曲的，因此它們更傾向於容納具有相似曲線的分子。奈米粒子捕獲光並將其轉換為電荷，然後傳遞給間隙中的分子。

分子利用能量形成新的鍵。扭曲正確的分子會在超顆粒內部花費更多的時間，因此最終會產生更多的扭曲產物。