محققان با استفاده از نانوذرات، کاتالیستی ساختند که می‌توان از آن برای تولید مولکول‌هایی با تقارن از پیش تعیین شده استفاده کرد.
سنتز مولکول‌ها با تقارن از پیش تعیین شده با کمک نانوذرات
پیچ‌وخم‌ها در ساختار مولکول‌های دارویی ویژگی است که به آن تقارن گفته می‌شود و این تقارن به مولکول‌ها کمک می‌کند تا با مولکول‌هایی با تقارن مشابه در بدن برهم‌کنش داشته باشند. مولکولی با ساختار مشابه اما تقارن متفاوت، غیرفعال محسوب شده یا حتی می‌تواند بسیار سمی باشد. با این حال، فرآیندهای شیمیایی معمولا هر دو نسخه از مولکول‌های کایرال یا انانتیومر را به مقدار یکسان تولید می‌کنند.
نیکولاس کوتوف از محققان این پروژه می‌گوید: «امروزه کاتالیست‌های کایرال برای کار در محیط‌های سیال بهینه‌سازی می‌شود که این کار بسیار گران‌قیمت بوده و اثرات منفی زیست‌محیطی نیز در پی دارد. این کاتالیست‌ها می‌توانند یک تقارن را به‌صورت انحصاری ایجاد کنند اما زمانی که بخواهیم واکنش را در آب انجام دهیم، کاتالیست‌ها از بین می‌روند.»
این در حالی است که ارزان‌ترین و ساده‌ترین واکنش‌ها در آب رخ می‌دهند. از این رو، محققان این گروه اقدام به ساخت کاتالیستی کردند که بتوانند در آن کار کنند. کلید اصلی در طراحی این کاتالیست، خودآرایی نانوذرات معدنی از جنس اکسیدروی است. این گروه اندامی در باکتری‌ها را تقلید کرده و از آن برای تولید نسخه‌ای کایران با ده برابر انتخاب‌گری بهتر استفاده کردند.
کوتوف می‌گوید: «انتخاب‌گری کایرال در واکنش ما تقریبا بالای ۲۰ درصد است، این در حالی است که واکنش‌های قبلی به سختی می‌توانستند به بالای یک درصد برسند. ۲۰ درصد ممکن است خیلی به نظر نرسد اما در حال حاضر از نظر فناروی ارزشمند است چرا که به‌طور قابل توجهی هزینه محصول موردنظر را کاهش می‌دهد.»
برای مثال، برخی از داروها که در حال حاضر حاوی مقادیر مساوی از انانتیومرهای فعال و غیرفعال هستند می‌توانند با استفاده از این کاتالیزور با کارایی بیشتر تولید شوند. این فناوری هزینه تولید را کم می‌کند چرا که کاتالیست ارزان و پایدار تولید کرده و فاقد حلال‌های آلی است.
سازوکار این فناوری به این شکل است که نانوذرات شکافی با ساختار مشخص ایجاد می‌کنند که مولکول‌هایی با ساختار مشابه می‌توانند داخل شکاف را پر کنند، نور که به نانوذرات برخورد می‌کند به بار الکتریکی تبدیل شده و به مولکول‌های موجود در شکاف منتقل می‌شود.
