Создан первый прототип запускаемых светом молекулярных ассемблеров
Команда химиков из Кильского университета, Германия, создала искусственный сборщик, осуществляющий синтез и использующий свет в качестве источника энергии. Система сочетает избирательное соединение с реактантами, точное размещение и активное выделение продукта.
Это – первый пример искусственных молекулярных машин, осуществляющих синтез, сообщает eurekalert.org. Результаты исследования представлены в Communications Chemistry.
Обычно химики создают молекулы, используя хаотические столкновения реактантов в растворе для формирования связей. Природный биохимический синтез основан на другой стратегии. Большинство реакций запускается машинными белковыми комплексами, крепящимися к реактивным молекулам и перемещающим их для избирательных трансформаций. Искусственные «молекулярные ассемблеры», осуществляющие «механосинтез», предложены как новая парадигма химии и нанопроизводства. Команда из Кильского университета создала первую подобную систему, работающую на свету.
Впервые идея молекулярных сборщиков была представлена в 1986-м. Но возникла проблема «липких пальцев». Для захвата и перемещения каждого атома система должна обладать множеством нанопальцев. Небольшие размеры мешают манипуляторам отпускать груз.
«Но природа показывает, что, в принципе, ученые могут воссоздать такие системы в лаборатории», — сказал профессор Райнер Хергес.
Специалист с командой создал первый искусственный сборщик, работающий на свету. Отталкиваюсь от природных примеров, ученые попытались систематически уменьшить сложность структур до уровня, доступного синтетической химии. Процесс получения аденозинтрифосфата из ADP, фосфата и не рибосомальных пептид-синтетаз послужил образцом. Фотопереключаемый лиганд направлял реакцию.
Ассемблеры захватывают реактанты, 4 иона ванадата, и собирают их в кольца. Лиганд направляет частицы по специальному каналу, формируя не существовавшую вначале молекулу. Фотохимический переключатель также запускает выделение продукта, решая проблему «липких пальцев». Ученые выбрали ультрафиолетовый свет в качестве внешнего источника энергии, так как он не создает побочных продуктов.
Схожие молекулярные машины могут изменить химический синтез. Очевидные преимущества – меньше побочных продуктов, энантиоселективность, более короткие синтетические каналы. Процесс также превращает энергию света в химическую.
«Механосинтез с помощью искусственных сборщиков – сложный процесс, — сказал Хергес. – Но он стоит изучения и может обеспечить новый способ преобразования световой энергии».
