Secrets del manganès: el petó de la mort

El manganès és el dotzè element més comú a la terra. Amb tota probabilitat, la seva utilitat més coneguda és la d’endurir l’acer, però en la seva essència amaga algunes sorpreses. Isaac Garcia Bosch ha topat amb una d’elles.

La revista Angewandte Chemie publica el resultat d’una recerca d’Isaac Garcia Bosch, investigador predoctoral de la UdG i membre del grup de recerca QBIS. La publicació especialitzada té un factor d’impacte molt important (11.9 l’any 2009) i només cinc de cada cent treballs de recerca que publica reben el qualificatiu de Very Important Paper (VIP). L’article de Garcia ha rebut el qualificatiu VIP, perquè els editors han considerat que proporciona informació molt valuosa sobre la reactivitat del manganés quan presenta alts estats d’oxidació, que és important, tant a la natura com en la indústria, perquè succeeix partir d’una interacció entre el centre actiu i el substrat.

Tan conegut com poc estudiat

A diferència del ferro en alt estat d’oxidació, un metall que ha estat molt estudiat quan es presenta als centres actius enzimàtics, el manganès en alt estat d’oxidació no semblava haver reclamat l’atenció dels científics. Garcia el treballa en la seva tesi doctoral, que dirigeixen els investigadors ICREA de la UdG Miquel Costas i Xavi Ribas, però allà on ara ha arribat ho ha fet, gairebé, per casualitat, quan en una reacció d’epoxidació va observar un color violeta intens que el va fer sospitat que es trobava al davant d’una espècie de manganès en alt estat d’oxidació. Cal entendre què “casualitat”, aquí, té el significat que li atorga Nicolas Taleb al Cigne Negre, perquè la troballa és un esdeveniment altament improbable amb tres característiques principals: que era impredictible, que ha comportat un gran impacte i, que després dels fets, ens afanyem a inventar una explicació que faci que sembli menys a l’atzar, i més previsible, del que era. Però és que el manganès és transcendent, pel que fa a la biologia, perquè a la natura és el causant de l’oxidació de l’aigua que té lloc en el clúster de fotosistema-2 (que no és altra cosa que una abstracció d’hidrogen) responsable de la formació d’oxigen en les plantes, a partir de llum i aigua. Comprendre les reaccions, que com aquesta, tenen lloc a la natura, ens proporciona la possibilitat d’emular-les al laboratori, de ser més eficients i sostenibles.

Petits detalls que fan avançar la recerca

Un intens treball experimental els ha permès construir una proteïna model d’uns cinquanta àtoms (una de natural en té, de mitjana, uns cent mil i resulta massa complexa per manejar-la) capaç d’estabilitzar el manganès en alt estat d’oxidació (IV), que reacciona oxidant substrats de manera mai observada. “Tenim evidències que el compost de manganès (IV) interactua amb el substrat abans d’oxidar-lo, tot i que encara no tenim clara la naturalesa de la interacció”, puntualitza l’investigador. Matisa, però, que disposa d’una hipòtesi. La troballa és interessant perquè és el primer model sintètic de manganès capaç d’abstreure hidrogen a través d’una associació abans de la pròpia reacció. L’abstracció de l’hidrogen és una reacció en què té lloc l’eliminació bimolecular d’un àtom, carregat o neutre, d’una entitat molecular. “Es pot entendre aquesta associació com un petó mortal, perquè el manganès abraça el substrat abans d’atacar-lo”, afegeix. Per completar el treball, l’investigador ha fet una estada de recerca a la Universitat de Groningen, a Holanda, sota la tutela del professor Westley Browne. Allà ha pogut perfeccionar l’ús de la ressonància RAMAN i el de la voltamperometria cíclica, imprescindibles per obtenir una correcta caracterització dels complexos que estudia. L’estada en un altre centre de recerca acompleix, a més, un dels objectius del grup QBIS, que pretén que els seus doctorands facin un mínim de dues estades de recerca en universitats estrangeres de referència.