autoassemblaggio

autoassemblaggio

autoassemblàggio s. m. – In chimica e in biologia, processo di aggregazione spontanea, per mutuo riconoscimento, di due o più specie chimiche (spesso macromolecole biologiche) che interagendo determinano la formazione di strutture più complesse. In biologia, le specie autoassemblate possono assumere complessità tali da originare strutture di ordine superiore, quali estesi sistemi proteici, virus, ribosomi, microtubuli. Le due unità autoassemblanti possono anche appartenere alla stessa molecola (a. intramolecolare). La caratteristica peculiare dei fenomeni di a. è che essi avvengono per la presenza sulle due unità di gruppi chimici specifici che, in quanto strutturalmente e chimicamente complementari, si riconoscono in maniera selettiva promuovendo l’aggregazione mediante la formazione di legami deboli, di natura non covalente (legami idrogeno, interazioni elettrostatiche, forze di van der Waals). I fenomeni spontanei di a. sono alla base della formazione di molte strutture importanti dal punto di vista biologico; a partire soprattutto dagli anni Ottanta del 20° sec., si è registrato un forte interesse della ricerca chimica a riprodurre in laboratorio i fenomeni di tale tipo osservati nei sistemi biologici. È nata così la chimica supramolecolare, cioè la chimica dei legami e degli aggregati non covalenti, che è diventata rapidamente uno dei settori della chimica in più forte sviluppo. Oltre alle evidenti ricadute in campo biochimico e biologico, la realizzazione di strutture autoassemblate artificiali riveste interesse per molteplici applicazioni. Per es., è possibile realizzare ricoprimenti di superfici e di particelle metalliche con monostrati ordinati (SAM, Self-assembled monlayer) di molecole organiche anfifiliche, aventi cioè una estremità polare e idrofila, che si lega al metallo, e una coda apolare e idrofoba (tipicamente, una catena alchilica). Grazie alle interazioni non covalenti tra le porzioni idrofobe, le molecole tendono a disporsi parallelamente in modo molto ordinato. Questi sistemi sono di interesse tecnologico per la realizzazione di rivestimenti protettivi di superfici metalliche e, più in generale, per conferire a un materiale proprietà di superficie (bagnabilità, tensione interfacciale, reattività) diverse da quelle del materiale nudo; per es., se la parte terminale della coda contiene opportuni gruppi chimici funzionali, è possibile conferire al sistema proprietà chimiche caratteristiche. Fenomeni di a. sono sfruttati nei sistemi chimici noti come macchine molecolari (v.) e in alcuni tipi di cristalli liquidi, e sono una componente importante delle nanotecnologie e dell'ingegneria molecolare.