Написано AZoNano [1945900] [1945900]

Команда ученых из Университета Вермонта изобрела новый инструмент – они называют его «наноклеткой» – который может улавливать и выпрямлять клубки полимеров размером с молекулу.

После того, как сучковатая нить из полимера – будь то из белка или пластика – открывается «тогда мы можем активировать только те полимеры, которые нам нужны, оставляя в покое все остальное» говорит химик UVM Северин Шнеебели кто вел новое исследование. Этот инструмент – который работает немного как протягивание пучка нити через игольное отверстие – «открывает новый способ создания нестандартных материалов, которые никогда не были сделаны раньше», – говорит он .

Сюда могут входить наноразмерные покрытия для таблеток, которые обертывают отдельные молекулы лекарственного средства или новые промышленные продукты, собранные из точно расположенных пластиковых нитей в атомном масштабе.

Инструмент, состоящий из молекулярных ребер со специальными «направляющими форму» водородными связями – и в тысячи раз меньшими, чем булавочная головка, – может выделять более короткие нити полимера, оставляя более длинные, демонстрируя, что наноклетка может быть использована для выборочного поиска молекул определенного размера в супе материала. «Это избирательно, и это никогда не было сделано раньше», – говорит Шнебели.

Это исследование впервые, когда наука смогла различить и активировать полимерные цепи разного размера в лаборатории – открывая дверь новым возможностям для точной химии.

Новое исследование было опубликовано в июньском выпуске журнала Chem .

Nature Knowa

Способности наноклетки являются новыми для науки, но не для природы. В течение миллиардов лет в жизни развивались способы выбора лишь части белка или другого биологического узла, который он хочет развязать и включить – что ученые называют «функционализировать». Но людям было трудно делать то же самое. «Несмотря на множество примеров в биологии, – пишут ученые UVM, ,« эффективная и селективная модификация искусственных полимеров все еще трудна ».

Новый инструмент в форме тетраэдра, будь то изменение биологических нитей, таких как ДНК, или промышленных материалов, таких как пластмассы, обещает ученым делать то, что природа уже делает хорошо. «Чтобы собрать этот тетраэдр, потребовались годы тяжелой работы в лаборатории, прежде чем мы смогли его протестировать», говорит Мона Шарафи, ведущий автор нового исследования и постдокторский исследователь в Университете Вермонта, который приехал в США из Ирана. «Это полностью сделано человеком, – говорит она, – но вдохновлено природой».

Мощные полимеры

Слово полимер происходит от пары греческих слов, которые означают «много частей». А полимеры – это просто материалы, сделанные из огромных молекул, состоящих из множества повторяющихся частей.

Они встречаются во многих повседневных продуктах. Некоторые натуральные, такие как каучук и шеллак. Многие из них являются синтетическими и используются для производства большей части материала в повседневной жизни – от сумок для покупок до подгузников, от одежды до водопроводных труб. Полимеры могут быть найдены в аккуратных длинных нитях на молекулярном уровне – или они могут быть связаны в отвратительные узлы, как миллиард нитей микропагетти

У природы были эоны, чтобы выяснить, как синтезировать эти огромные молекулы – биополимеры, такие как ДНК, – и как редактировать и активировать выбранные части. Люди стали довольно хорошими в создании новых синтетических полимеров – но не так хороши в их выборе и редактировании.

Многие ученые и инженеры, работающие над новыми приложениями для возобновляемых источников энергии (например, солнечные элементы следующего поколения), точной медицины (например, для доставки лекарств от рака в целевые части тела) и передовой электроники (включая гибкие устройства) – – хотелось бы иметь больший контроль и эффективность, работая с тем, что команда UVM называет «функциональными полимерами со сложной топологией».

При поддержке Национального научного фонда и Национальных институтов здравоохранения (которые поддерживали вычислительные исследования под руководством химика UVM Цзянин Ли), исследование наноклетки предоставляет новый инструмент для этого – "для развяжите узел, открывая полимеры, которые раньше были бы недоступны ", – говорит Мона Шарафи из UVM. «Мы открыли что-то большое».

Источник: https://www.uvm.edu/