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Pesquisadores da Universidade de Amsterdã desenvolveram uma nova abordagem para espectroscopia de infravermelho que permite a caracterização simultânea da estrutura e tamanho molecular. Chamado de Espectroscopia Ordenada por Difusão no Infravermelho (IR-DOSY), o método separa bem as moléculas com tamanhos diferentes em conjuntos distintos de picos de IR. Reportando sobre IR-DOSY em um artigo que acaba de ser aceito pela Angewandte Chemie, os pesquisadores prevêem aplicações analíticas em campos tão diversos como proteínas, polímeros, produtos farmacêuticos e biomedicina. Eles estão atualmente desenvolvendo uma primeira versão de uma sonda química prática que implementa o conceito IR-DOSY.
A espectroscopia de infravermelho (IR) é um importante cavalo de batalha na análise de compostos químicos. Ajuda a identificar moléculas com base em seus grupos funcionais e conformação espacial. Em geral, a espectroscopia IR não é sensível à Tamanho das moléculas. Inspirados por uma abordagem já existente na espectroscopia de RMN, os pesquisadores de Amsterdã agora aplicaram o princípio de espectroscopia ordenada de difusão para IR. Aqui, as moléculas presentes em uma amostra são separadas com base em seu comportamento de difusão antes da análise espectral. O IR-DOSY baseia-se no fato de que a difusão de uma molécula é determinada completamente pelo seu tamanho – um conceito que foi estabelecido pela primeira vez por Albert Einstein em seu artigo clássico de 1905 sobre o movimento browniano de partículas microscópicas.
O espectrômetro IR-DOSY cria uma distribuição espacialmente não homogênea de moléculas de soluto usando um método de fluxo simples, mas eficaz, que transporta a mistura e o solvente puro para uma câmara de amostra. Após a interrupção do fluxo, as moléculas do soluto começam a se difundir na região do solvente puro, a uma taxa que depende do seu coeficiente de difusão. A absorção de infravermelho é medida em uma posição na câmara onde inicialmente havia apenas solvente. À medida que o tempo avança, as moléculas de soluto em difusão começam a aparecer no feixe IR. Desta forma, para todos os tipos de moléculas, os espectros IR individuais são registrados em diferentes momentos no tempo, dependendo de seus tamanhos. O IR-DOSY produz assim um espectro bidimensional com a frequência IR ao longo de um eixo e a constante de difusão (ou equivalentemente, o tamanho) ao longo do outro eixo.
Proteínas, Polímeros e Nanopartículas
Em seu artigo Angewandte, os pesquisadores argumentam que, embora o poder de separação do IR-DOSY seja menor do que o dos métodos cromatográficos típicos, ele tem a vantagem de que nenhum conhecimento prévio é necessário da estrutura química dos compostos presentes na amostra. O poder de separação pode até ser aumentado pela adição de um dispositivo de eletroforese para separar ativamente as espécies na solução da amostra.
Entre as aplicações apresentadas no trabalho está a análise de agregados proteicos e fibrilas. Aqui, o IR-DOSY possibilita investigar simultaneamente monômeros, oligômeros e fibrilas, que normalmente coexistem em uma amostra. Polímeros e nanopartículas de plástico constituem outro campo de pesquisa interessante, uma vez que as amostras geralmente contêm muitas moléculas diferentes de vários tamanhos. A seletividade de tamanho e a sensibilidade da estrutura também podem tornar o IR-DOSY útil nos domínios farmacêutico e biomédico. Por exemplo, tem potencial para detectar vestígios de pequenas moléculas presentes em produtos farmacêuticos.
No contexto biomédico, poderia, por exemplo, ser usado para detectar e caracterizar estruturalmente espécies de baixo peso molecular em soro de sangue humano. Em todos os casos, a análise IR-DOSY fornece informações valiosas sobre o tamanho ou distribuição de tamanho das moléculas ou agregados moleculares em uma amostra.
Uma sonda prática
O método IR-DOSY foi desenvolvido em um esforço conjunto do Instituto de Física da universidade e do Instituto Van ‘t Hoff de Ciências Moleculares. Neste último, o Prof. Sander Woutersen e a Dra. Giulia Giubertoni, em colaboração com a Dra. Saer Samanipour, estão agora desenvolvendo o método em um dispositivo econômico que pode ser usado por pesquisadores de diferentes disciplinas em qualquer laboratório como uma ferramenta analítica ou de diagnóstico . Para isso, eles foram recentemente premiados com um ‘Demonstrator Grant’ de € 160.000 euros pelo Conselho de Pesquisa Holandês NWO. O desenvolvimento da sonda é um esforço conjunto em cooperação com o Centro de Tecnologia da universidade, o escritório de transferência de tecnologia IXA e o Demonstrator Lab Science Park.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Amsterdã. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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