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EVENTI/ IYCr2014: parte da Parigi la tournée mondiale dei cristalli

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Cristallografia  Cristallografia

Si apre oggi ufficialmente, con una cerimonia nella sede dell’UNESCO a Parigi, l'Anno Internazionale della Cristallografia (International Year of Crystallography, IYCr2014), indetto dall'Assemblea Generale delle Nazioni Unite per concentrare l’interesse dell’opinione pubblica su questo importante settore della ricerca scientifica e delle sue applicazioni, a un secolo da una clamorosa sequenza di scoperte che cento anni fa ha aperto la strada alla possibilità di comprendere le proprietà delle sostanze attraverso la visualizzazione della struttura tridimensionale delle molecole.

Nell’aprile 1912 Max von Laue e due suoi giovani assistenti, illuminando con raggi X un cristallo di blenda, un minerale costituito da solfuro di zinco, scoprirono che i raggi venivano sparpagliati (cioè subivano una diffrazione) in una costellazione di macchie scure su una lastra fotografica: il cristallo deviava i raggi X in fasci con direzioni precise. Qualche mese più tardi William Lawrence Bragg, usando uno strumento costruito dal padre William Henry, replicò l’esperimento usando cristalli di cloruro di sodio e formulò un’interpretazione che avrebbe segnato la nascita della cristallografia moderna: era riuscito a individuare, per la prima volta, la struttura della disposizione degli atomi in un cristallo. La scoperta gli fruttò il Premio Nobel per la Fisica nel 1915, vinto insieme al padre: Lawrence aveva 25 anni e resta il più giovane vincitore del Nobel della storia; intanto l’anno prima il prestigioso riconoscimento era andato a von Laue e complessivamente più di 25 premi Nobel sono stati assegnati negli ultimi cento anni per scoperte nel campo della fisica, chimica, biologia e medicina che dipendono più o meno direttamente dalla cristallografia. 

Quando si pensa alla cristallografia, l’immagine comune va più facilmente al mondo minerale, inanimato, che ha poco a che fare col mondo vivente. Ma è proprio così?

«Certo la parola cristallo – dice a IlSussidiario.net Emanuele Ortoleva, chimico dell’Università degli Studi di Milano - fa venire in mente gli esemplari vistosi dei negozi di minerali e tutti abbiamo presente qualche bel cristallo di quarzo. Ma quasi tutte le sostanze possono essere cristallizzate: lo zucchero è formato da cristalli, le pastiglie medicinali sono formate da polveri compresse ma ciascun granello e un piccolissimo cristallo, i gas a temperature molto basse ed al di sopra di una certa pressione solidificano in cristalli: l’ossigeno a -219 °C forma cristalli azzurrini, l’anidride carbonica forma il cosiddetto ghiaccio secco. Anche le sostanze biologiche possono essere cristallizzate».

Il campo farmaceutico è tra quelli che più utilizza le scoperte della cristallografia. «Da un po’ di tempo- osserva ancora Ortoleva - ci si è resi conto che è importante controllare la forma cristallina del principio attivo, spesso la stessa molecola può dare strutture cristalline diverse e solo una certa struttura può essere efficacemente assorbita dall’organismo. Lo studio cristallografico permette di ricavare con grande accuratezza la struttura della molecola e quindi si possono fare modelli del meccanismo di interazione di un farmaco con le strutture biologiche su cui deve agire, i recettori, che trattandosi ancore di molecole possono essere studiati cristallograficamente».

A questo proposito il nostro interlocutore ricorda una vecchia storia che ha fatto notizia mezzo secolo fa. Negli anni ‘50 fu messo in commercio un farmaco che aveva un azione antinausea e sedativa e che sembrava preferibile agli altri farmaci noti per i minori effetti indesiderati: il Talidomide. Proprio per le proprietà dette fu usato molto da donne in gravidanza e ben presto fu messo in correlazione con la nascita di neonati malformati negli arti, focomelici. «La ragione alla fine fu trovata nel fatto che nel processo di sintesi la molecola si formava secondo due strutture identiche ma speculari, come la mano destra e quella sinistra per intenderci, che chimicamente sono indistinguibili ma una delle due era responsabile dello spaventoso effetto collaterale. Lo studio cristallografico della struttura molecolare è il metodo principe per identificare in maniera assoluta gli enantiomeri, cioè le due forme destra e sinistra. Da allora questa distinzione è diventata un requisito importante per la certificazione di un nuovo farmaco». 



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