At se molekyler vokse til mikrorør

Nogle gange kommer de bedste opdagelser tilfældigt. Et team af forskere ved Washington University i St. Louis, ledet af Srikanth Singamaneni, Ph.d., adjunkt i maskinteknik og materialevidenskab, fandt uventet den mekanisme, hvormed bittesmå enkeltmolekyler spontant vokser til centimeter lange mikrorør ved at efterlade et fad til et andet eksperiment i køleskabet.

Engang Singamaneni og hans forskerhold, herunder Abdennour Abbas, Ph.d., tidligere postdoktor ved Washington University, Andrew Brimer, en senior bachelor med speciale i maskinteknik, og Limei Tian, en fjerdeårs kandidatstuderende, så, at disse molekyler var blevet til mikrorør, de satte sig for at finde ud af hvordan.

For at gøre det, de brugte omkring seks måneder på at undersøge processen i forskellige længdeskalaer (nano til mikro) ved hjælp af forskellige mikroskopi- og spektroskopiteknikker.

Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Lille .

"Det, vi viste, var, at vi faktisk kan se selvsamlingen af ​​små molekyler på tværs af flere længder, og for første gang, syede disse længdevægte for at vise det komplette billede, "Singamaneni siger." Denne hierarkiske selvorganisering af molekylære byggesten er uden fortilfælde, da den er initieret fra en enkelt molekylær krystal og er drevet af vesiklulær dynamik i vand. "

Selvmontering, en proces, hvor en uordnet samling af komponenter indretter sig i en ordnet struktur, er af stigende interesse som et nyt paradigme for at skabe mikro- og nanoskala strukturer og funktionelle systemer og undersystemer. Denne nye tilgang til fremstilling af nano- og mikrostrukturer og enheder forventes at have mange applikationer inden for elektronik, optik og biomedicinske applikationer.

Teamet brugte små molekyler p-aminothiophenol (p-ATP) eller p-aminophenyldisulfid tilsat vand med en lille mængde ethanol. Molekylerne blev først samlet i nanovesikler, derefter i mikrovesikler og til sidst i centimeter lange mikrotubuli. Vesiklerne klæber til overfladen af ​​røret, gå langs overfladen og fastgøre sig selv, får røret til at blive længere og bredere. Hele processen tager kun sekunder, med en vækstrate på 20 mikron pr. sekund.

"Selvom det var spændende at se selvsamlingen af ​​disse molekyler, vi er endnu mere begejstrede for konsekvenserne af selvsamlingen af ​​sådanne små molekyler, "Singamaneni siger." Denne mekanisme kan bruges til at indlæse vesiklerne med de ønskede makromolekyler, såsom proteiner, antistoffer eller antibiotika, for eksempel, og bygge mikrorør med en biologisk funktion. "

Singamaneni siger, at hans forskerhold samarbejdede med forskere i Singapore, der er eksperter i molekylære krystaller, samt med kolleger i Kemisk Institut.

"Vi håber, at når vi kan samle nogle funktionelle nanostrukturer sammen med disse små molekyler, så kan disse molekylære samlinger have anvendelser i biologiske sensorer og kemiske sensorer, "Siger Singamaneni.