Molekylær burdocks:Peptider styrer selvsamling på mikrometerskalaen

Molekylær selvsamling er et velkendt begreb inden for supramolekylær kemi. Uordnede molekyler organiserer sig spontant i større strukturer gennem supramolekylære interaktioner mellem de enkelte entiteter. Det virker også med nanopartikler, og forskere udnytter visse funktionelle grupper knyttet til partiklerne til at guide partiklernes organisation i en bestemt retning, f.eks. som grundlag for design af nye materialer.

"I vores undersøgelse, vi brugte specifikke selvsamlende peptider til at tillade silica nanopartikler, som stadig er 100 nanometer i diameter, at bygge større strukturer, der så ud, som vi ønskede, at de skulle være, " siger den tilsvarende forfatter Freddy Kleitz fra Institute of Inorganic Chemistry—Functional Materials.

Potentialet af kortkædede peptider, især såkaldt diphenylalanin, som drivere for selvsamling af molekyler til nye, større strukturer (rør, fibre, membraner, osv.) var allerede kendt. I dette studie, et team omkring Michael Reithofer fra Institute of Inorganic Chemistry udviklede syntesemetoder, der gjorde det muligt for diphenylalanin-peptider at binde sig til kolloide nanopartikler.

"Vores peptider har styret selvsamlingsprocessen:de coatede overfladen af ​​de små partikler og holdt derefter partiklerne sammen, sammenlignes med en krog-og-løkke-lukning, " siger den tilsvarende forfatter Michael Reithofer. Peptiderne er i stand til at samle sig selv på grund af deres egne funktionelle grupper og molekylære struktur.

For at organisere partiklerne funktionaliseret med peptider, forskerne brugte en unik evaporation-induced self-assembly (EISA) strategi; selvsamling fandt sted i løbet af afdampningen af ​​et opløsningsmiddel, hvori peptiderne og partiklerne var placeret. Forskerne var i stand til at påvirke formen af ​​slutproduktet betydeligt ved valget af peptider og opløsningsmidlet.

Forskningen er udført i tæt samarbejde med forskere fra NMR Centeret på Det Kemiske Fakultet. Ved hjælp af NMR-spektroskopi, det var muligt at få indsigt i de underliggende mekanismer i den selvorganisering, som peptiderne udløste. "Vi er kun i begyndelsen her, men vores metode åbner en dør til at designe en lang række forskellige materialer – også med hensyn til en bred vifte af applikationer såsom lægemiddelleveringssystemer eller nye nanokatalysatorer, " konkluderer forskerne.

Forskningen blev offentliggjort i Angewandte Chemie .