Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Jyväskylä στη Φινλανδία ανέπτυξαν μια νέα στρατηγική για τον προγραμματισμό συνθετικών μορίων ώστε να αυτοσυναρμολογούνται σε ακριβώς καθορισμένες τρισδιάστατες δομές.
Η μελέτη αυτή φέρνει την επιστημονική κοινότητα πιο κοντά στην επίτευξη της εξελιγμένης μοριακής οργάνωσης που συναντάται στη φύση, ανοίγοντας νέες δυνατότητες για την ανάπτυξη προηγμένων λειτουργικών υλικών.
Στους ζωντανούς οργανισμούς, τα μόρια διπλώνονται αξιόπιστα σε συγκεκριμένα σχήματα σύμφωνα με πληροφορίες που είναι κωδικοποιημένες στις μοριακές τους ακολουθίες. Η αναπαραγωγή αυτού του επιπέδου δομικού ελέγχου σε συνθετικά συστήματα αποτελούσε μέχρι τώρα σημαντική πρόκληση.
Τριπλές έλικες και ιεραρχικός έλεγχος ακολουθίας
Η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι πολλαπλά επίπεδα πληροφοριών μπορούν να κωδικοποιηθούν μέσα σε ένα τεχνητό μόριο για να ελέγξουν τον τρόπο συναρμολόγησής του.
Στη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Angewandte Chemie International Edition, τα μόρια σχηματίζουν επιλεκτικά μια τριπλή έλικα, στην οποία τρεις μοριακές άτρακτοι τυλίγονται η μία γύρω από την άλλη αριστερόστροφα.
Η προσέγγιση αυτή, που ονομάζεται ιεραρχικός έλεγχος ακολουθίας, λειτουργεί σε δύο στάδια. Το πρώτο επίπεδο πληροφοριών πραγματοποιεί μια αρχική επιλογή, περιορίζοντας τα πιθανότατα αποτελέσματα σε τέσσερους τύπους ελίκων. Το δεύτερο επίπεδο παρέχει ένα επιπλέον επίπεδο επιλογής, ευνοώντας τον σχηματισμό μιας συγκεκριμένης έλικας.
Προγραμματιζόμενα μόρια και προηγμένα υλικά
Όπως επισημαίνει ο καθηγητής Fabien Cougnon από το Πανεπιστήμιο του Jyväskylä που ηγήθηκε της μελέτης, η προσεκτική βελτιστοποίηση της ακολουθίας είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη αυτού του υψηλού επιπέδου δομικού ελέγχου.
Η μακροπρόθεσμη πορεία της έρευνας αποσκοπεί στον σχεδιασμό μορίων των οποίων οι δομές μπορούν να προβλεφθούν και να ελεγχθούν με αυξανόμενη ακρίβεια.
Η προγραμματιζόμενη μοριακή αυτοσυναρμολόγηση θα μπορούσε τελικά να ανοίξει νέες ευκαιρίες για την ανάπτυξη έξυπνων υλικών, μοριακών συσκευών και άλλων προηγμένων τεχνολογιών.
