Нов начин за самосглобяване на частици е създаден от екип от физици. Това постижение дава нови перспективи за създаване на сложни и иновативни материали на микроскопично ниво.
Самосглобяването, представено в началото на 2000 г., дава на учените възможност да "програмират предварително" частици, което позволява изграждането на материали без допълнителна човешка намеса. По същество това е микроскопичният еквивалент на мебелите от Икеа, които могат да се сглобяват сами.
Постижението, за което е съобщено на 28 септември в списание Nature, е свързано с емулсиите - капки масло, потопени във вода - и тяхното използване за самосглобяване на фолдамери - изкуствени молекули, които имитират способността на протеините, нуклеиновите киселини и полизахаридите да се сгъват в добре дефинирани, уникални форми, които могат да бъдат теоретично предсказани от последователността на взаимодействията между капките.
Самосглобяеми капкови вериги. Кредит: BrujicLab
Заимстван от областта на биологията, процесът на самосглобяване имитира сгъването на протеини и РНК с помощта на колоиди.
Учените създават малки капки на маслена основа във вода, притежаващи набор от ДНК последователности, които служат като "инструкции" за сглобяване.
Проектиране и сгъване на колоидомери. Кредит: BrujicLab, Nature. DOI: 10.1038/s41586-022-05198-8
Тези капчици първо се сглобяват в гъвкави вериги, а след това последователно се свиват или нагъват чрез лепкави ДНК молекули.
При това сгъване се получават десетина вида фолдамери, а по-нататъшната специфика би могла да кодира повече от половината от 600-те възможни геометрични форми.
Микроскопските изображения показват верига от редуващи се сини и жълти капки, които се сгъват в геометрия на корона чрез синьо-сини, синьо-жълти и накрая жълто-жълти взаимодействия, с помощта на лепкави ДНК нишки. Микроскопичните капчици са програмирани да взаимодействат чрез лепкави ДНК нишки, за да се сгъват по уникален начин в добре дефинирани форми, както е показано тук. Кредит: BrujicLab
"Възможността за предварително програмиране на колоидните архитектури ни дава възможност да създаваме материали със сложни и иновативни свойства", обяснява Ясна Бруич (Jasna Brujic), професор в катедрата по физика на Нюйоркския университет и един от изследователите в проучването. "Нашата работа показва как могат да бъдат създадени по уникален начин стотици самосглобяващи се геометрии, предлагайки нови възможности за създаване на следващото поколение материали."
Учените подчертават контраинтуитивния и пионерски аспект на метода: Вместо да се изискват голям брой градивни елементи за кодиране на точни форми, техниката на сгъване означава, че са необходими само няколко, тъй като всеки блок може да приема различни форми.
"За разлика от пъзела, при който всяко парче е различно, нашият процес използва само два вида частици, което значително намалява разнообразието от градивни елементи, необходими за кодиране на определена форма", обяснява Бруич. "Иновацията се състои в използването на сгъване, подобно на начина, по който го правят протеините, но в мащаб с дължина 1000 пъти по-голяма - около една десета от ширината на косъм. Тези частици първо се свързват помежду си, за да образуват верига, която след това се нагъва според предварително програмирани взаимодействия, които насочват веригата по сложни пътища към уникална геометрия."
"Възможността за получаване на набор от форми открива пътя за по-нататъшно сглобяване на материали в по-голям мащаб, точно както протеините се сглобяват йерархично, за да изградят клетъчни компоненти в биологията", добавя Бруич.
Справка: “Self-assembly of emulsion droplets through programmable folding” 28 September 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05198-8
Източник: Breakthrough: Physicists Take Particle Self-Assembly to New Level by Mimicking Biology
New York University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари