U novom otkriću koje bi moglo da revolucioniše medicinski i materijalni inženjering, naučnici su razvili prvi molekularni uređaj ove vrste koji kontroliše oslobađanje više malih molekula upotrebom sile.
Istraživači sa Univerziteta u Mančesteru opisuju sistem oslobađanja kontrolisanog silom koji koristi prirodne sile da pokrene ciljano oslobađanje molekula, što bi moglo značajno unaprediti medicinski tretman i pametne materijale.
Otkriće, objavljeno u časopisu Priroda, koristi novu tehniku koja koristi tip isprepletenog molekula poznatog kao rotaksan. Pod uticajem mehaničke sile — kao što je ona koja je primećena na povređenom ili oštećenom mestu — ova komponenta pokreće oslobađanje funkcionalnih molekula, kao što su lekovi ili lekovi za isceljenje, da precizno ciljaju oblast kojoj je potrebna. Na primer, mesto tumora.
Takođe obećava materijale koji se samoizlečuju koji se mogu popraviti na licu mesta kada su oštećeni, produžavajući životni vek ovih materijala. Na primer, ogrebotina na ekranu telefona.
Guillaume De Bo, profesor organske hemije na Univerzitetu u Mančesteru, rekao je: „Sile su sveprisutne u prirodi i igraju ključnu ulogu u različitim procesima. Naš cilj je bio da iskoristimo ove sile za transformativne primene, posebno u izdržljivosti materijala i isporuci lekova.
„Iako je ovo samo dizajn koji je dokaz koncepta, verujemo da naš pristup zasnovan na rotaksanu ima ogroman potencijal sa dalekosežnim primenama – mi smo na ivici nekih zaista izuzetnih napretka u zdravstvenoj zaštiti i tehnologiji.“
Tradicionalno, kontrolisano oslobađanje molekula silom predstavlja izazove u oslobađanju više od jednog molekula odjednom, obično radeći kroz molekularnu igru „povlačenja konopca“ gde se dva polimera povlače sa obe strane da bi oslobodili jedan molekul.
Novi pristup uključuje dva polimerna lanca pričvršćena za centralnu prstenastu strukturu koji klize duž osovine koja podržava teret, efikasno oslobađajući više molekula tereta kao odgovor na primenu sile. Naučnici su demonstrirali oslobađanje do pet molekula istovremeno sa mogućnošću oslobađanja više, prevazilazeći prethodna ograničenja.
Ovo otkriće predstavlja prvi put da su naučnici uspeli da pokažu sposobnost oslobađanja više od jedne komponente, što ga čini jednim od najefikasnijih sistema oslobađanja do sada.
Istraživači takođe pokazuju svestranost modela korišćenjem različitih tipova molekula, uključujući jedinjenja lekova, fluorescentne markere, katalizatore i monomere, otkrivajući potencijal za mnoštvo budućih primena.
Gledajući unapred, istraživači imaju za cilj da uđu dublje u aplikacije samoizlečenja, istražujući da li se dva različita tipa molekula mogu osloboditi u isto vreme. Na primer, integracija monomera i katalizatora mogla bi da omogući polimerizaciju na mestu oštećenja, stvarajući integrisani sistem samoizlečenja unutar materijala.
Takođe će tražiti da prošire vrstu molekula koji se mogu osloboditi.
Profesor De Bo je rekao: „Jedva smo zagrebali šta ova tehnologija može da postigne. Mogućnosti su neograničene i uzbuđeni smo da dalje istražujemo.“
