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 con frecuencia 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 el objetivo de construir unensamblador molecular . [4] [5]
Durante las últimas décadas, tanto los químicos como los 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 2016 fue otorgado a Jean-Pierre Sauvage , Sir J. Fraser Stoddart y Bernard L. Feringa por el diseño y síntesis de máquinas moleculares. [6] [7]
Las máquinas moleculares se pueden dividir en dos amplias categorías; artificial y biológico. 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 luz, pH, disolventes e iones. [10] Como 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 la construcción de máquinas moleculares", las arquitecturas moleculares entrelazadas mecánicamente encabezaron el diseño y la síntesis de AMM, ya que Proporcionar movimiento molecular dirigido. [11] En la actualidad, existe una amplia variedad de AMM que se enumeran a continuación.
Los motores moleculares son moléculas que son capaces de realizar 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 son alimentados por 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 propulsar fluidos cuando se gira, debido a su forma especial que está diseñada de forma análoga a las hélices macroscópicas. [20] [21] Tiene varias hojas de escala molecular unidas en un cierto ángulo de paso alrededor de la circunferencia de un eje a nanoescala. Ver también giroscopio molecular .
