På 1960 -talet, lugnande talidomid var allmänt populär som en av de enda icke-barbituraterna, receptfria sömnhjälpmedel på marknaden. När läkare började märka att det också hjälpte till att lindra morgonsjuka hos gravida kvinnor, många började rekommendera det till patienter för denna off-label användning. Det som följde var en världsomspännande explosion i antalet barn som föds med phocomelia-förkortade eller frånvarande lemmar. Barn vars mödrar hade rekommenderats talidomid av sina läkare.

Talidomid var en annars ofarlig förening, så vad fick den att ha så skadliga biverkningar? Svaret ligger i egenskapen av kiralitet.

Ungefär som ett par händer, vissa molekyler finns i två strukturer, känd som enantiomerer, som är urskiljbara spegelbilder av varandra. Dessa kallas kirala molekyler. Dessa kirala molekyler utgör mycket ofta grunden för många viktiga läkemedel. Men när man syntetiserar dessa molekyler för läkemedel - läkemedel som talidomid, ibuprofen, penicillin, och många fler - det är mycket svårt att veta vilken "hand" du kommer att få, och så slutar tillverkarna med partier av molekyler som är en blandning av båda enantiomererna. I motsats till dessa syntetiska kirala molekyler, molekylerna som utgör livet på jorden är homokirala, betyder alla sockerarter, DNA, aminosyror, och proteiner existerar i endast en av deras två enantiomera former. Här ligger problemet:när kirala läkemedel tillverkas utan hänsyn till deras "skicklighet", "en enantiomer kan vara terapeutisk medan den andra är giftig.

Så läkemedelsproducenter har ett eget intresse av att kunna skapa partier av dessa kirala molekyler och skilja den ena handen från den andra. För det mesta, detta görs genom att skapa en yta av kirala molekyler av en enda enantiomer. När du passerar andra kirala molekyler över den, de homokirala ytmolekylerna kommer att ta tag i dem i deras motsatta enantiomer, fånga dem på ytan, så att endast molekyler av den önskade enantiomeren kan passera framgångsrikt. På det sättet, vad de är kvar med är molekyler av endast en enantiomer, som sedan kan användas i läkemedel utan att riskera toxicitet.

Medan många företag har lyckats skapa sina egna konstgjorda kirala ytor för detta ändamål, Nisha Shukla och Andrew Gellman har utvecklat ett antal nya, enklare metoder för att tillverka naturligt kirala metallytor, som beskrivs i deras perspektiv "Kirala metallytor för enantioselektiva processer, "publicerad i Naturmaterial .

"Fram till vårt ursprungliga verk, ingen visste att metallytor kunde ha strukturer som i sig är kirala, "säger Gellman, professor i kemiteknik. "Men denna upptäckt kan erbjuda nya processer för att göra enantioselektiv kiral kemi och därigenom möjliggöra nya vägar för enantiomeriskt rena kirala läkemedel."

Majoriteten av kirala ytor i praktisk användning, enligt Gellman, är tillverkade av achirala material som sedan behandlas eller modifieras med enantiomeriskt rena kirala adsorbater, vilket gör dem kirala och därför användbara vid kiral separation. Men denna nya forskning har för första gången visat att det finns många vägar till framställning av oorganiska material, särskilt metaller, som redan i sig är kirala, vilket betyder att de inte behöver behandlas med dessa kirala adsorbater för att vara användbara.

"Dessa kirala oorganiska material är mycket effektivare än de traditionellt använda organiska materialen, "säger Shukla, huvudsakliga systemvetare inom Engineering Research Accelerator, "eftersom de kan behålla sin kirala struktur vid högre temperaturer och under förhållanden där kirala organiska material skulle sönderdelas."

Men som med alla kommersiella processer, för att vara livskraftig, det måste vara skalbart. Genom sin forskning om dessa i själva verket kirala ytor och analys av den senaste utvecklingen inom området, Gellman och Shukla har visat att vägen till skalbar tillverkning av dessa ytor med hög yta, Enantiomeriskt rena ytor är möjliga. I sin forskning, de beskriver ett antal möjliga metoder för att utveckla dem - från att odla kirala metallfilmer, att prägla ytor med kirala mönster, till utvecklingen av kirala nanopartiklar. De presenterar till och med möjligheten att imponera kirala ytorienteringar i texturerade underlag, även om detta kommer att kräva ytterligare utredning.

"Var och en av dessa metoder har potential att föra den helt skalbara tillverkningen av kirala metallytor till ett antal industrier, inklusive läkemedel, jordbrukskemikalier, och andra, "säger Gellman." Vilken metod som är mest effektiv beror i slutändan på problemen som just den industrin står inför och den specifika kirala kemi som en tillverkare vill kontrollera. "