Revolution inom molekylär design: Avslöjad dubbelhelix med justerbar chiralitet inspirerad av naturen

StockholmForskare vid Tokyos vetenskapliga universitet har gjort en stor upptäckt genom att skapa en ny typ av molekyl kallad dubbelspiralformade monometallofoldamerer. Dessa molekyler kan förändra sin form, vilket gör dem mycket användbara. De är stabila och kan lätt kontrolleras. Denna upptäckt kan leda till många nya användningsområden, såsom skapandet av material med justerbara egenskaper och utvecklingen av nya molekylära informationsbehandlingssystem.

Innovationen innefattar ett komplex med en enda metalljon i centrum av spiraler. Strukturen kan ändra riktning på sin vridning, antingen åt vänster eller höger, beroende på vilket lösningsmedel som används. Denna förmåga möjliggör skapandet av material med specifika kirala egenskaper beroende på yttre förhållanden.

De viktigaste egenskaperna hos dessa monometallofoldamerer är:

• Helicitet som kan växlas i respons till achirala lösningsmedel
• Hög stabilitet och möjlighet till justering
• Potential för replikering och överföring av kirala egenskaper

Denna upptäckt är ett stort framsteg inom chirala material. Traditionellt sett kan molekyler med spiralform inte enkelt ändra riktningen på sin vridning, särskilt inte på ett kontrollerat sätt. Detta fynd kan leda till nya sätt att hantera komplexa strukturer, liknande DNA, men med möjligen bättre egenskaper.

Läs också:

Idag · 15:57

Ny forskning: Enkla celler visar lärande utan hjärnor

Professor Hidetoshi Kawai och hans team använde trådar med L-formade enheter för att skapa helikala strukturer. Röntgenkristallografi visade att dessa strukturer bildar en dubbelhelix med en zinkkatjon i mitten. Deras forskning visade att dessa helixar kunde vecklas ut vid höga temperaturer och vecklas tillbaka vid lägre temperaturer, vilket demonstrerar dynamisk stabilitet.

Dessa resultat har praktiska tillämpningar. I opolära lösningsmedel som toluen, hexan eller dietyleter bildar helixarna en vänstervriden form (M-form). I Lewis-basiska lösningsmedel som aceton eller DMSO ändrar de till en högervriden form (P-form). Genom att lägga till kirala kedjor till en helixsträng kan denna kiralitet överföras till en icke-kiral sträng, vilket förstärker den kirala signalen.

Denna förmåga till chirala omkopplingar och överföringar öppnar för flera spännande användningsområden:

• Utveckling av avancerade kirala sensorer
• Framställning av material med justerbara optiska egenskaper
• Innovativa metoder för molekylära informationsbehandlingssystem

Att kontrollera molekylers form kan bidra till att skapa organiserade system som liknar dem i naturen. Detta kan leda till framsteg inom materialvetenskap och syntetisk biologi. Denna upptäckt är ett viktigt steg mot att skapa konstgjorda molekylära system som fungerar lika bra som naturligt DNA.