Une nouvelle classe de pompes moléculaires synthétiques a été créée qui peut préparer rapidement et sélectivement des oligorotaxanes avec un nombre et une séquence spécifiques de cycles macrocycliques.

Les pompes moléculaires sont un type de machine moléculaire qui éloigne un système de l’équilibre en déplaçant des molécules contre un gradient d’énergie. Dans la nature, ce mouvement est appelé transport actif et est un élément crucial de nombreux processus vitaux, reposant sur une architecture protéique complexe au sein des cellules pour transporter les molécules là où elles sont nécessaires.

Les progrès réalisés au cours des 10 dernières années ont conduit au développement de pompes synthétiques, avec une structure vis-boulon beaucoup plus simple. Composée d’une série de macrocycles enfilés sur un axe de collecte, la pompe tire les macrocycles d’un environnement à faible énergie en solution en vrac, vers un environnement à plus haute énergie sur un fil moléculaire. Habituellement, des interactions favorables entre les deux composants entraînent ce processus de transport actif artificiel, mais des intermédiaires instables signifient qu’il existe un risque de désenfilage aléatoire, de sorte que la structure du produit rotaxane ne peut pas être contrôlée efficacement.

Des chercheurs de l’Université de Manchester ont développé une nouvelle classe de pompes, pilotées par une séquence de réaction de transamidation, qui repose sur des différences d’énergie d’état de transition plutôt que sur des interactions spécifiques. Ce mécanisme de pompe alternatif évite les intermédiaires instables, élimine le risque de dévissage et permet à l’équipe de contrôler le nombre et l’ordre précis des macrocycles sur l’axe de collecte.

Ce processus itératif offre un accès pratique aux oligorotaxanes avec une isomérie de séquence soigneusement contrôlée qui ont des applications étendues en nanotechnologie moléculaire.