El Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), entidad dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, lidera junto a IMDEA Nanociencia un trabajo que ha logrado controlar los pasos por los que se forman (se ensamblan) estructuras supramoleculares en forma de hélice y aislarlas. Gracias a esto, han podido manipular ‘a la carta’ estas estructuras, creando hasta cuatro sistemas independientes a partir de una misma molécula.

Espectro de una superhélice

El trabajo, publicado en la revista Nature Communications, tiene implicaciones en campos que van desde la industria fotovoltaica a la farmacéutica, y de hecho sirve también para entender cómo el Alzheimer evoluciona dentro del cerebro humano, pues el procedimiento de ‘ensamblaje’ es similar.

“Una misma molécula, dependiendo de cómo la proceses, puede formar distintos tipos de estructuras supramoleculares”, explica Amparo Ruiz Carretero, investigadora ATRAE en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y líder del trabajo. Esta científica señala que esto ocurre así en cualquier tipo de molécula, pero que la complejidad es mayor cuando esta molécula es quiral: aquellas con estructuras similares a las hélices. “Son imágenes especulares que no se pueden superponer porque no tienen ningún plano de simetría; es lo que pasa con el ADN", continúa.

En este contexto, “comprender cómo se propaga la quiralidad molecular para generar estructuras jerárquicas sigue siendo un desafío central en la química supramolecular”, añade Thomas M. Hermans, investigador ATRAE en IMDEA Nanociencia y también líder del trabajo.

“Lo más importante de este tipo de estructuras es que normalmente no se pueden aislar”, indica Ruiz Carretero. “Son efímeras, tú las percibes a través de espectroscopía –el estudio de la interacción de la luz y la materia–, y el espectro te indica que están ahí, pero no las puedes ver ni, mucho menos, manipular o usar”. 

Estudio por calorimetría y manipulación de las estructuras

Ilustración superhélice

Gracias a una compleja técnica experimental basada en calor, que no había sido prácticamente usada antes –la llamada Isothermal Titration Calorimetry, ITC–, han logrado saber la energía de formación de cada estructura, lo que constituye un hito experimental. “Normalmente, la energía de ensamblaje se calcula usando modelos matemáticos simplificados que parten de varios supuestos. Ahora, sabemos los valores a ciencia cierta”, matiza Ruiz Carretero.

Además, no solo se han podido aislar las estructuras moleculares, sino manipularlas a placer. “Hemos descubierto que son interconvertibles entre ellas: puedes tomar un trocito de una estructura y pasarlo a otra, y esta técnica además nos ayuda a ver qué tipo de mecanismo de ensamblaje estamos pasando de una a otra”, describe Hermans. 

Ruiz Carretero continúa la explicación: “tenemos cuatro estructuras supramoleculares y seleccionamos la que mejor nos funciona para nuestro objetivo, pero además le añadimos ‘trocitos’ de otra para sumarle efectos que nos interesen”.

El equipo defiende que su estudio puede aplicarse en campos muy diversos. De hecho, lo relacionan también con los amiloides en el Alzheimer. Los amiloides son proteínas que se pliegan mal y forman fibras insolubles que se acumulan en los tejidos y órganos: “algunas de sus fibras forman hélices y, otras, superhélices a través de un proceso llamado nucleación secundaria”. Ocurre igual con las moléculas con las que han trabajado en este estudio. 

Ahora, cada equipo de trabajo seguirá dando pasos en direcciones complementarias dentro de la química supramolecular quiral: “Hemos creado diferentes estrategias de diseño”, explican. Así, Amparo Ruiz Carretero seguirá su proyecto ATRAE orientado a “arrojar luz sobre cómo la quiralidad puede impulsar el avance de la fotovoltaica orgánica”, mientras que Thomas M. Hermans avanzará en robótica supramolecular.

“En este estudio hemos trabajado con semiconductores, pero los resultados pueden aplicarse a la espintrónica, farmacéutica, fotovoltaica, termoelectricidad…”, enumeran los investigadores. “Una vez tienes aislada la estructura, puedes manipularla y estudiarla en cualquier medio”, celebran, al tiempo que avanzan que ya han desarrollado algunas de estas muestras.

“Estos resultados ofrecen un ejemplo excepcional, resuelto experimentalmente, de cómo la mera selección de la ruta de formación de la estructura puede programar la quiralidad, la jerarquía y la morfología en materiales supramoleculares”, concluye el equipo.

El trabajo ha sido posible gracias a la financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, a través del programa ATRAE, y cuenta con la participación del CNRS francés, la Universidad Autónoma de Madrid y el Instituto Regional de Investigación Científica Aplicada (IRICA) de la Universidad de Castilla-La Mancha. 

Referencia científica:

Kyeong-Im Hong, Jorge S. Valera, Ana M. Garcia, Thomas M. Hermans* and Amparo Ruiz-Carretero*. From helices to superhelices through hierarchical assembly across competing pathways. Nature Communications. DOI:  10.1038/s41467-026-76656-4  

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Lunes, Agosto 17, 2026 - 09:06