Международная группа исследователей из США и Франции, сосредоточившись на изучении эмульсий (капель масла, погруженных в воду), применила этот подход для самосборки фолдамеров – материалов, которых можно добиться заданными последовательностями взаимодействий частиц, опосредованных липкими нитями ДНК. Об этом сообщает портал SciTechDaily. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Заимствуя подходы из области биологии, процесс самосборки молекулярных частиц имитирует свертывание белков и РНК с использованием коллоидов. В рамках нового исследования ученые создали крошечные капельки на масляной основе, обладающие набором ДНК. Эти частицы в итоге смогли взаимодействовать согласно заданным «инструкциям по сборке».
Капли сначала собираются в гибкие цепочки, а затем последовательно схлопываются или складываются с помощью липких молекул ДНК. Эти операции позволили получить десяток типов фолдамеров, а дальнейшее наделение специфичностью способно «скодировать» таким способом более половины из 600 возможных геометрических форм.
«Возможность предварительного программирования коллоидной архитектуры дает нам возможность создавать материалы со сложными и инновационными свойствами. Наша работа показывает, как сотни самособирающихся геометрий могут быть созданы уникальным образом, предлагая новые возможности для создания материалов следующего поколения», – объяснила Ясна Бруич, профессор Нью-Йоркского университета и руководитель лаборатории, где были воплощены основные результаты проекта.
Ангус Макмаллен, научный сотрудник физического факультета Нью-Йоркского университета, а также Майтане Муньос Басагоити и Зорана Зеравчич из французской ESPCI (Высшей школы промышленной физики и химии в Париже), также участвовали в данном исследовании.
Ученые подчеркивают важный новаторский аспект своего метода: вместо того, чтобы требовать большого количества строительных блоков для кодирования точных форм, техника «складывания» означает, что необходимо всего несколько блоков, поскольку каждый из них может принимать различные формы.
«В нашем процессе используются только два типа частиц, что значительно сокращает количество строительных блоков, необходимых для кодирования определенной формы. Инновация заключается в использовании складок, подобных тому, как это делают белки, но в масштабе длины в 1000 раз больше. Эти частицы сначала связываются вместе, образуя цепь, которая затем складывается в соответствии с заранее запрограммированными взаимодействиями, которые направляют цепь по сложным путям в уникальную геометрию», – отметила Бруич.
По ее словам, возможность получить широкий спектр форм открывает путь к дальнейшей сборке в материалы большего масштаба, точно так же, как белки иерархически объединяются для создания сложных клеточных образований в биологии.