نوشته و ویرایش شده توسط تیم اسپایدر
دانشمندان قدم مهمی برای حل یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های علم شیمی برداشته‌اند. آنها دریافته‌اند چطور مولکول‌هایی خودسامان را برنامه‌ریزی کنند تا نتایجی مطلوب و قابل‌پیش‌بینی به دست بیاید.
این مولکول‌ها پتانسیل بسیاری خواهند داشت؛ از سنسورهایی با قابلیت تشخیص و حساسیت بالا گرفته تا نسل آینده عامل‌های دارورسانی موثر.
تقریباً همه اجزای سیستم‌های زیستی توانایی عالی و دقیقی برای خودسامانی دارند. این اجزا مولکول‌ها را دقیقاً به همان روشای تشکیل می‌کنند که ارگانیسم‌های گوناگون برای بقا و رشد در محیط‌های مدام متغیر به آنها نیاز دارند. یقیناً باوجود پیشرفت‌های شگفت‌انگیز علمی، دانشمندان تقریباً هیچ‌چیزی درمورد چگونگی کارکرد این فرایندها نمی‌دانند. چالش و زمان شیمی‌دانان این است که این فرایندها را رمزگشایی کنند سپس کنترل آنها را در دست بگیرند و مولکول‌ها را برای اهدافی خاص برنامه‌ریزی کنند.
اکنون گروهی از پژوهشگران دانشگاه‌های ایرلند و انگلیس موفق شده‌اند یک قدم به تحقق این اهداف نزدیک‌تر شوند.
گسترش مولکول‌های خودسامان
این دانشمندان توانسته‌اند لیگاندهایی مبتنی‌بر آمینواسید بسازند که ساختار خودسامانی آنها (پیش‌بینی‌پذیری و قابلیت تکثیرشان) به آمینواسیدهای منفعت گیری‌شده بستگی دارد. (لیگاندها گروهی از مولکول‌ها یا یون‌ها می باشند که با یک اتم فلز مرکزی پیوند برقرار کرده و ترکیب‌های پیچیده راه اندازی خواهند داد.) آمینواسیدها اجزای سازنده حیات می باشند و با هم ترکیب خواهد شد تا به پروتئین‌ها شکل دهند. توالی‌های گوناگون آمینواسید در تشکیل انواع بسیاری از پروتئین‌ها که میلیاردها کارکرد متفاوت دارند، شرکت می‌کنند.
درنتیجه، شگفت نیست که آمینواسیدهای گوناگون خروجی‌های خودسامان گوناگونی می‌سازند؛ برای مثالً بعضی اوقات ماده خروجی نرم و ژل‌همانند است و بعضی اوقات زیاد سخت‌تر اما این دانشمندان شگفت‌زده شده‌اند که توانستند فرایند و خروجی خودسامان را با انتخاب آمینواسیدهای گوناگون کنترل کنند. آنها با اضافه‌کردن مولکول‌های دیگر، خصوصیات جالبی ساختند؛ برای مثال، اضافه‌کردن یون‌های لانتانید علت تابناکی ترکیب حاصل می‌بشود.
این دستاورد نویدبخش کاربردهای بسیاری، از سیستم‌های فوتونیک و اپتیک تا پزشکی و دارورسانی، دارد؛ برای مثال، هنگامی بدن با بیماری مبارزه می‌کند، سطح آنزیم‌های کلیدی در بدن بالا می‌رود که تبدیل تجزیه مولکول‌ها می‌بشود. مواد حاصل از این تجزیه مولکولی امکان پذیر تبدیل فعالیت‌هایی بشود که روی مکان و زمان پخش دارو در بدن تأثیر می‌گذارند. با کنترل این فرایند می‌توان از برخی عوارض جانبی داروهای غیرهدفمند جلوگیری کرد.
خاصیت تابناکی نیز اجازه می‌دهد پزشکان بتوانند فعالیت‌های درون بدن را درلحظه زیرنظر بگیرند. با منفعت گیری از این خصوصیت، می‌توانند تعامل های منحصر به ناحیه‌ای را درون محیطِ زیستی خاصی نمایش بدهند. این خصوصیت امکان پذیر کاربردهایی در دستگاه‌های اپتوالکترونیکی نیز داشته باشد.
تاریخ علم و فناوری مدام عرصه نوآوری‌هایی «از بالا به پایین» بوده‌اند. در این نوآوری‌ها، دانشمندان از طبیعت الهام می‌گیرند و مواد و فرایندهای حاضر در آن را برش خواهند داد و آنها را به‌طوری در ابعاد کوچک تنظیم می‌کنند که کاربردهایی دقیق‌تر و اختصاصی داشته باشند.
قابلیت خودسامانی نوشته پژوهشی زیاد شوق‌انگیزی است که در آن مواد «از پایین به بالا» طراحی خواهد شد؛ مولکول‌ها به‌طور طبیعی به‌طوری گرد هم می‌آیند که یکی از نیازهای ما را برآورده کنند. تا این مدت در این حوزه به‌خوبی طبیعت عمل نمی‌کنیم اما این پژوهش فهمیدن ما از کارکرد طبیعت در مقیاس نانو را بهبود می‌بخشد و امیدوارمان می‌کند که روزی از مولکول‌های خودسامان در کاربردهای پزشکی و مهندسی منفعت گیری کنیم.
پژوهشگران نتایج مطالعه خود را در ژورنال Chem انتشار کرده‌اند.
دسته بندی مطالب
