Химики разработали «молекулу-насос»
Американские химики создали и синтезировали протяженную молекулу, талантливую перемещать на протяжении себя другие заряженные молекулы кроме того против градиента концентрации. Изучение размещено в издании Nature Nanotechnology, а коротко с ним возможно ознакомиться в блоге Королевского химического общества.
Концепция «молекулы-насоса», реализованная авторами. Изображение: Chuyang Cheng et al. / Nature Nanotechnology, 2015
Авторы работы поставили себе задачу взять ротаксан, в котором на одной нити будут размешаться пара циклических положительно заряженных молекул-«колец». Сложность данной задачи в том, что положительно заряженные кольца в согласии с законом Кулона будут отталкиваться друг от друга, соответственно надевать на цепочку каждую следующую молекулу будет все тяжелее и тяжелее. Для решения данной задачи авторы прибегли к молекулярному дизайну.
Молекула-«насос», синтезированная химиками, складывается из четырех функциональных частей, соединенных между собой углеродными цепочками. Первая часть делает роль стопора, отталкивающего положительно заряженные частицы, следом за ней идет фрагмент, талантливый в определенных условиях притягивать к себе «кольцо». Третьей частью есть еще один стопор, преодолеваемый молекулой под действием тепла, по окончании чего, на долгой цепочке находится еще один стопор, по собственному размеру больший, чем диаметр отверстия в «кольце».
Процесс «надевания» «кольца» с экспериментальной точки зрения выглядит весьма легко: в раствор, содержащий «кольца» и «насосы» химики додавали сперва узкий порошок цинка, а после этого, по прошествии 10 мин., маленькое количество окислителя (NOPF6). Следом за этим реакционная смесь нагревалась — в следствии получалась нить с одним надетым «кольцом». Для надевания второго «кольца» в смесь добавлялось дополнительное количество циклических молекул и последовательность действий повторялась.
Строение «молекулы-насоса» с двумя надетыми на нее «кольцами». Ниже приведен ЯМР спектр NOESY, разрешающий выяснить какие конкретно из атомов водорода в структуре взаимодействуют между собой. Это главный способ изучения, разрешающий доказать образование ротаксанов в этом случае. Изображение: Chuyang Cheng et al. / Nature Nanotechnology, 2015
Сейчас ученые трудятся над предстоящим повышением количества циклических молекул, каковые «насос» способен на себе удержать. Ответственным шагом есть дизайн самой молекулярной структуры, разрешающей руководить перемещением единичных молекул. Авторы сравнивают предложенную ими совокупность с молекулярными насосами в живой клетке.
Она значительно несложнее протеиновых комплексов, осуществляющих транспорт ионов в клетки, но владеет очевидными ограничениями в работоспособности.