Forskere designer nyt responsivt porøst materiale inspireret af proteiner

Forskere fra University of Liverpool har, for første gang, syntetiserede et nyt materiale, der udviser strukturelle ændringer og udløste kemisk aktivitet som et protein.

I forskning offentliggjort i tidsskriftet Natur , Liverpools forskere producerede et fleksibelt krystallinsk porøst materiale med små porer ( <1 nanometer) sammensat af metalioner og små peptidmolekyler, der kan ændre dets struktur som reaktion på sit miljø for at udføre specifikke kemiske processer.

Porøse materialer bruges i vid udstrækning i industrien som katalysatorer til produktion af brændstoffer og kemikalier og i miljøsaneringsteknologier som adsorber til fjernelse af skadelige forbindelser fra luft og vand.

Disse materialer er stive, med kun en struktur, i modsætning til de proteiner, der bruges af levende systemer til at udføre kemi.

Proteiner kan ændre deres strukturer for at udføre kemiske processer som reaktion på deres miljø.

Som et protein, det nye porøse materiale kan optage flere strukturer, og det kan kontrolleres transformeres fra en struktur til en anden ved ændringer i dets kemiske miljø. Dette gør det muligt at udføre en kemisk proces, såsom at optage et bestemt molekyle fra dets omgivelser, som reaktion på en pålagt ændring i den omgivende løsning.

Professor Matt Rosseinsky, der ledede forskningen, sagde:"Disse porøse materialer bruger de samme atomskala-mekanismer som proteiner til at skifte mellem strukturer, hvilket giver os mulighed for at udvikle nye måder at manipulere og ændre molekyler med syntetiske materialer, der er inspireret af biologi.

"Dette giver spændende videnskabelige muligheder, for eksempel i katalyse, gennem design af materialer, der dynamisk kan vælge den struktur, der er nødvendig for en bestemt opgave. "

Forskergruppen anvendte en kombination af eksperimentelle og beregningsmæssige teknikker for at afsløre principperne for strukturel fleksibilitet og aktivitet af dette nye materiale.

De arbejder nu på udviklingen af ​​den næste generation af funktionelle fleksible porøse materialer, hvis ydeevne styres af ændringer i strukturen som reaktion på ændringer i kemien omkring dem.