I ricercatori delle Università di Amsterdam e Groningen, insieme a un team internazionale di chimici, hanno ottenuto significativi progressi nella comprensione del comportamento molecolare dei composti azonio. Questa classe di molecole ha la capacità di cambiare forma sotto l’influenza della luce, rendendole candidati ideali per lo sviluppo di farmaci controllati dalla luce. Lo studio, pubblicato nel Journal of the American Chemical Society, ha utilizzato spettroscopia laser avanzata, modellazione chimica quantistica e calcoli teorici per fornire un’analisi quantitativa del comportamento di cambiamento.

L’uso della luce per controllare i processi molecolari ha suscitato grande interesse tra i chimici. I motori molecolari controllati dalla luce, ad esempio, hanno valso al professor Ben Feringa il Premio Nobel per la chimica nel 2016. Un campo promettente di applicazione per le molecole commutabili tramite luce è la fotofarmacologia, dove questi composti possono essere utilizzati per controllare in modo preciso i processi fisiologici. Utilizzando la luce per indurre cambiamenti di forma nelle molecole, è possibile bloccare canali ionici o inibire enzimi, fornendo un approccio terapeutico specifico e controllato.

Un candidato particolarmente adatto per la fotofarmacologia è la classe di molecole conosciute come composti azonio. Questi composti possiedono diverse caratteristiche desiderabili, tra cui la capacità di essere commutati tramite luce rossa o infrarossa, che è sicura per gli esseri umani e può penetrare profondamente nei tessuti viventi. Sono anche stabili nelle condizioni del corpo umano e conservano la loro funzionalità dopo molteplici commutazioni. Inoltre, possono persistere nel loro stato commutato abbastanza a lungo da innescare una risposta biologica.

La ricerca condotta dal team guidato dal professor Wiktor Szymanski presso l’Università di Groningen fornisce una comprensione approfondita della fotochimica e del comportamento di commutazione degli ioni azonio. Combinando tecniche sperimentali di spettroscopia con modellazione computazionale, i ricercatori sono stati in grado di delineare i meccanismi attraverso i quali l’assorbimento dei fotoni porta a un cambiamento nella conformazione molecolare. Hanno anche scoperto come lo scambio di un protone con il solvente stabilizza questa trasformazione di forma e come il pH della soluzione influisce sulla velocità di rilassamento dell’interruttore dopo un impulso di luce.

Questa comprensione meccanicistica del comportamento degli ioni azonio apre possibilità per modificare questi composti e migliorarne l’efficacia nel controllo delle biomolecole. Lo sviluppo di fotoswitch che interagiscano con le cellule viventi rappresenta un promettente passo avanti verso il futuro dei farmaci intelligenti. Sebbene sia ancora nelle fasi iniziali, questa ricerca getta le basi per lo sviluppo di farmaci controllati dalla luce con minori effetti collaterali e maggiore precisione.

Fonti:
– Miroslav Medved’ et al, Mechanistic Basis for Red Light Switching of Azonium Ions, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c06157
– Università di Amsterdam