máquina molecular
Una máquina molecular , nanito o nanomáquina [1] es un componente molecular que produce movimientos cuasi-mecánicos (salida) en respuesta a estímulos específicos (entrada). [2] [3] En biología celular , las máquinas macromoleculares frecuentemente realizan tareas esenciales para la vida, como la replicación del ADN y la síntesis de ATP . La expresión a menudo se aplica de manera más general a moléculas que simplemente imitan funciones que ocurren a nivel macroscópico. El término también es común en nanotecnología , donde se han propuesto una serie de máquinas moleculares altamente complejas que tienen como objetivo la construcción de unensamblador molecular . [4] [5]
Durante las últimas décadas, tanto químicos como físicos han intentado, con diversos grados de éxito, miniaturizar las máquinas que se encuentran en el mundo macroscópico. Las máquinas moleculares están a la vanguardia de la investigación en biología celular. El Premio Nobel de Química de 2016 fue otorgado a Jean-Pierre Sauvage , Sir J. Fraser Stoddart y Bernard L. Feringa por el diseño y la síntesis de máquinas moleculares. [6] [7]
Las máquinas moleculares se pueden dividir en dos grandes categorías; artificiales y biológicas. En general, las máquinas moleculares artificiales (AMM) se refieren a moléculas diseñadas y sintetizadas artificialmente, mientras que las máquinas moleculares biológicas se pueden encontrar comúnmente en la naturaleza y han evolucionado a sus formas después de la abiogénesis en la Tierra. [8]
Los químicos han sintetizado una amplia variedad de máquinas moleculares artificiales (AMM), que son bastante simples y pequeñas en comparación con las máquinas moleculares biológicas. [8] El primer AMM, un transbordador molecular , fue sintetizado por Sir J. Fraser Stoddart . [9] Una lanzadera molecular es una molécula de rotaxano en la que un anillo se enclava mecánicamente en un eje con dos tapones voluminosos. El anillo puede moverse entre dos sitios de unión con varios estímulos como la luz, el pH, los solventes y los iones. [10] Como los autores de este JACS de 1991El artículo señaló: "En la medida en que sea posible controlar el movimiento de un componente molecular con respecto al otro en un [2] rotaxano, surgirá la tecnología para construir máquinas moleculares", las arquitecturas moleculares entrelazadas mecánicamente encabezaron el diseño y la síntesis de AMM a medida que proporcionar movimiento molecular dirigido. [11] Hoy en día existe una amplia variedad de AMM, como se indica a continuación.
Los motores moleculares son moléculas que son capaces de un movimiento giratorio direccional alrededor de un enlace simple o doble. [12] [13] [14] [15] Los motores rotativos de enlace simple [16] generalmente se activan mediante reacciones químicas, mientras que los motores rotativos de enlace doble [17] generalmente se alimentan de luz. La velocidad de rotación del motor también se puede ajustar mediante un cuidadoso diseño molecular. [18] También se han producido nanomotores de nanotubos de carbono . [19]
Una hélice molecular es una molécula que puede impulsar fluidos cuando gira, debido a su forma especial que está diseñada en analogía con las hélices macroscópicas. [20] [21] Tiene varias cuchillas a escala molecular unidas en un cierto ángulo de paso alrededor de la circunferencia de un eje a nanoescala. Véase también giroscopio molecular .
