الأخاديد المتعرجة تحاكي المواد الطبيعية

نجح كيميائيون من جامعة نيويورك في صنع ملفات ملفوفة - يتم طيها لتشكل هياكل حلزونية ملفوفة وستمكن من تطوير المواد الطبية والمواد الكيميائية الأخرى المتأصلة في الهياكل المعقدة

نجح الكيميائيون من جامعة نيويورك في صنع ملفات ملفوفة - يتم طيها لتكوين هياكل حلزونية ملفوفة - قادرة على تسريع تفاعلات كيميائية مختارة. يمكن أن يوفر البحث، الذي نُشرت نتائجه في العدد الأخير من المجلة العلمية Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)، طرقًا قيمة لإعداد المواد الطبية والمواد الكيميائية الأخرى المتأصلة في الهياكل المعقدة.

ويتناول الفريق البحثي مجالاً يسمى "الكيمياء الحيوية" (الطبيعة الحيوية – تقليد الطبيعة). "كان هذا البحث يبحث عن مركبات اصطناعية ذات هياكل ووظائف مشابهة لتلك الموجودة في المواد الطبيعية. يمكن للعديد من المواد البيولوجية، مثل البروتينات والحمض النووي، أن تطوي في ملفات وأسطح مرتبة. في العقد الماضي، نجح العلماء في صنع سلاسل جزيئية قادرة على الطي لتكوين هياكل متنوعة. على الرغم من أن هذه المواد، التي تسمى "foldamers" (وحدات الطي، Foldamers)، تشبه الأشكال البيوكيميائية، فإن العثور على تلك التي تحتوي على نظيرات في وظائفها البيوكيميائية كان أكثر مراوغة. الآن، نجح الكيميائيون في جامعة نيويورك في إنشاء أخاديد مطوية قادرة على أداء وظيفة معقدة. في هذه الحالة، يتم استخدام المنتجات الجديدة كمحفزات - وهي مواد تعمل على تسريع معدل التفاعل الكيميائي نفسه دون تغيير.

توضح المقالة كيف يمكن دمج مجموعة كيميائية محفزة (محفز) داخل بنية ملفوفة أكبر. كانت فرضية الباحثين هي أن التغيير المتحكم فيه في البيئة الملتفة يمكن أن يساعد في تحديد درجة التقارب بين المجموعة الحفزية والجزيئات الموجودة في بيئتها. בכדי לבחון את פעילות החומרים שלהם, החוקרים הגיבו אותם עם פרודות המהוות דמויות מראה אחת של השנייה, כלומר – פרודות בעלות הרכב אטומים זהה אך סידור מרחבי שונה שלהם, בדומה לכפפות שמאלות וימניות, בכדי לקבוע אם הם יגיבו כראוי עם אחד מפריטי הצמד לקבלת תוצר כימי جديد. وكانت قدرة المادة هذه دليلاً على دقة نشاطها.

يوضح أستاذ الكيمياء كينت كيرشنباوم، أحد مؤلفي البحث: "إن جزيئاتنا مثيرة للاهتمام بشكل خاص لأنها انتقائية - فهي تتعرف على نوع واحد فريد من الجزيء المستهدف وتسرع تدميره الكيميائي". "هذه الخاصية مهمة بشكل خاص في تحضير الهياكل الكيميائية المعقدة، لذلك نعتقد أن هذا يمكن أن يكون مفيدًا، في النهاية، لإعداد أدوية جديدة."

ويضيف: "المواد المستخدمة في صناعة الأدوية يجب أن يتم تصنيعها بطريقة محددة ودقيقة للغاية". "قد يكون الاختلاف في النشاط البيولوجي الذي تم الحصول عليه بين انفصالين مرآيين من هذا النوع (يُسمى بالمضادات الضوئية) هائلاً، لذلك من الضروري أن يتمكن المحفز من التمييز بشكل صحيح بين الهياكل الكيميائية المتشابهة جدًا. بمجرد أن نفهم القوانين الكامنة وراء الاعتماد بين مختلف الهياكل الملتوية والوظائف التي نرغب فيها، سنكون قادرين على قيادة أمهارنا لأداء العديد من المهام الأخرى والمتنوعة.

كما شاركت في الفريق البحثي الباحثة الإسرائيلية الدكتورة جاليا معيان.

الخبر من الجامعة