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Nueva forma más rápida y sencilla de trazar el mapa de la estructura de moléculas pequeñas


La tarea de la química orgánica es idear constantemente formas de observar estructuras diminutas interconectadas que sirven como bloques de construcción para prácticamente todo lo que nos rodea, y puede ser útil para todo, desde la mejora de los sistemas de purificación de agua hasta el mapeo de los componentes más pequeños de estructuras delicadas como orquídeas.

Ahora, hay un estudio revolucionario de investigadores de Caltech y UCLA que ofrece un enfoque fresco e innovador para evaluar de manera rápida y eficiente la estructura y naturaleza de las moléculas pequeñas. El método reduce horas, y posiblemente días, del proceso normal: han desarrollado un método que se puede llevar a cabo en tan solo 30 minutos.

Para lograr los sorprendentes resultados, los investigadores utilizaron una técnica llamada difracción de microelectrones (MicroED), que implica la difracción 3D de cristales microscópicos con la ayuda de un microscopio electrónico. Para recopilar datos, a los nanocristales que giran continuamente se les lanzan electrones.

A continuación se muestra un video que ilustra el proceso:

El profesor de química de Caltech, Brian Stoltz, quien también fue coautor del estudio, explicó cómo la fortaleza del método es que no depende de la calidad o el tiempo de preparación de las muestras. "Tomamos las muestras de cejas más bajas que se pueden obtener y obtuvimos estructuras de la más alta calidad en apenas un tiempo", y agregó con optimismo: "Cuando vi los resultados por primera vez, mi mandíbula cayó al suelo".

Ampliando las capacidades de MicroED

Tamir Gonen, profesor de fisiología y química biológica de la UCLA y coautor del estudio, participó en un estudio anterior de dos años antes que describió los detalles del método de microscopía crioelectrónica (CryoEM) de MicroED. Sin embargo, donde su investigación se quedó corta fue en el uso de la técnica principalmente en proteínas cristalizadas, pero gracias a la asociación con los otros científicos, se exploraron nuevas opciones de investigación.

Después de esto, quedó claro que el equipo "no tenía que cultivar cristales, y ese fue el momento en que [comenzamos] a darnos cuenta de que podíamos aplicar este método a una clase completamente nueva de moléculas con implicaciones de gran alcance para todos. tipos de química ", explica Hosea Nelson, profesora asistente de química y bioquímica de UCLA, que también participó en el estudio.

Resultados que superan las expectativas de los científicos

Stoltz no se contuvo al describir el enorme impacto del sorprendente resultado: "Esto es como ciencia ficción. No pensé que esto sucedería en mi vida, que se pudieran ver estructuras de polvos". Este estudio es un buen ejemplo de lo que sucede cuando los científicos, operando con una corazonada, deciden revisar los métodos y teorías existentes. En este caso, sus instintos realmente dieron sus frutos.

Los químicos de todo el mundo, tanto ahora como en el futuro, se beneficiarán de este enfoque simple, directo y altamente efectivo. Robert Grubbs, profesor de química de Caltech, lo resume mejor:

"La última gran ruptura en la determinación de estructuras antes de esto fue la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, que fue introducida por Jack Roberts en Caltech a finales de los años 60".

Los detalles sobre el estudio aparecen en un artículo, titulado "El método CryoEM MicroED como una herramienta poderosa para la determinación de estructuras de moléculas pequeñas", que se publicó el 8 de noviembre en el Ciencia Central ACS diario.


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