В исследовании, опубликованном в Nature Chemistry, исследователи описывают метод создания асимметричных полимерных частиц, которые связываются вместе пространственно определенным образом, то есть атомы объединяются в молекулы.Хотя полимеры используются во всем, от одежды и упаковки пищевых продуктов до 3D-печати и электроники, большинство самособирающихся полимерных структур ограничены симметричными формами, такими как сферические или цилиндрические формы.
Однако в последнее время ученые сосредоточились на создании несимметричных полимерных структур — например, частиц Януса с двумя разными «гранями» — и они начинают открывать новые захватывающие области применения этих материалов. Один пример: робототехника, сделанная из мягких, гибких структур, которые могут изменять форму в ответ на внешние раздражители.
Метод, описанный в статье Nature Chemistry, «вводит программируемый уровень организации, который в настоящее время трудно достичь в химии полимеров», — говорит профессор химии McGill Ханади Слейман, старший автор исследования. «Химическое копирование информации, содержащейся в наноструктурах ДНК, предлагает мощное решение проблемы размера, формы и контроля направления полимерных материалов».Использование клеток ДНК в качестве формНовое исследование основывается на методе, разработанном в 2013 году исследовательской группой Слеймана для создания наноразмерных «клеток» из нитей ДНК и наполнения их липидоподобными полимерными цепями, которые складываются вместе в шарообразную частицу, которая может содержать такой груз, как лекарство. молекулы.Чтобы сделать шаг вперед в этой области нанотехнологий, Слейман и ее аспирант Туан Тринь объединились с коллегами из Университета Вермонта и Техасского университета AM в Катаре.
Вместе исследователи разработали метод отпечатка полимерного шара с нитями ДНК, расположенными в заранее заданной ориентации. Затем клетки можно снять, оставив после себя частицы полимера с отпечатками ДНК, способные к самосборке — так же, как сама ДНК — по заранее разработанным образцам.
Поскольку клетки ДНК используются в качестве «формы» для создания полимерных частиц, размер частиц и количество молекулярных единиц в полимере можно точно контролировать, — говорит Слейман, заведующий кафедрой исследований ДНК в Канаде.По словам исследователей, асимметричные полимерные структуры в конечном итоге могут быть использованы в самых разных областях.
Один из возможных примеров: полимерные частицы с несколькими отсеками, в каждом из которых заключено различное лекарство, которое может быть доставлено с использованием разных стимулов в разное время. Другая возможность: пористые мембраны, которые асимметричны, поэтому они направляют молекулы по определенным путям, чтобы затем разделиться.