Kimyagerler onları parçalayarak nanomakineler yaratıyor

09 Şub 2023 (Nanowerk Haberleri) "Her yaratma eylemi," diye ünlü Picasso'nun belirttiği gibi, "önce bir yıkım eylemidir." Bu kavramı kelimenin tam anlamıyla ele alan Kanada'daki araştırmacılar, yaşamın temelini oluşturan moleküler nanomakinelerin "kırılmasının" daha da iyi çalışan yenilerini yaratabileceğini keşfettiler. Bulguları yayınlandı Doğa Kimyası ("Birden fazla moleküler bileşen kullanarak nanosistemler oluşturmanın işlevsel avantajları"). Resim, bir yeşil bileşen (üstte) kullanan nanomakinelerin nasıl basit bir işlevsel birime yol açtığını gösterirken, üç bileşen (mavi, turuncu ve yeşil) kullanan benzer nanomakinelerin üretimi, yeni düzenleme özelliklerine (örn. daha az hassas - yani işbirlikçi veya işbirlikçi olmayan- ve bir zamanlayıcı işlevi). (Resim: Caitlin Monney)

Milyonlarca yılda evrimleşmiş

Dünya üzerindeki yaşam, milyonlarca yıl içinde evrimleşmiş on binlerce nanomakine tarafından mümkün kılınmıştır. Genellikle proteinlerden veya nükleik asitlerden yapılırlar, tipik olarak binlerce atom içerirler ve insan saçı boyutunun 10,000 katından daha küçüktürler. Université de Montréal'de kimya profesörü olan yeni çalışmanın baş araştırmacısı Alexis Vallée-Bélisle, "Bu nanomakineler vücudumuzdaki tüm moleküler aktiviteleri kontrol ediyor ve düzenlemeleri veya yapıları ile ilgili sorunlar çoğu insan hastalığının kökeninde yer alıyor" dedi. Kanada Biyomühendislik ve Biyo-Nanoteknoloji Araştırma Kürsüsü sahibi Vallée-Bélisle, bu nanomakinelerin inşa edilme şeklini incelerken, bazılarının tek bir bileşen veya parça (genellikle uzun biyopolimerler) kullanılarak yapılırken, diğerlerinin kendiliğinden bir araya gelen birkaç bileşen kullandığını fark etti. . Vallée-Bélisle, "Öğrencilerimin çoğu hayatlarını nanomakineler yaratarak geçirdiklerinden, onları bir veya daha fazla kendi kendine birleşen moleküler bileşenler kullanarak yaratmanın daha faydalı olup olmadığını merak etmeye başladık" dedi.

'Yıkıcı' bir fikir

Doktora öğrencisi Dominic Lauzon, bu soruyu araştırmak için bazı nanomakineleri yeniden birleştirilip birleştirilemeyeceklerini görmek için parçalamak gibi "yıkıcı" bir fikre sahipti. Bunu yapmak için, parçalanarak "yok edilebilecek" yapay DNA tabanlı nanomakineler yaptı. Çalışmanın baş yazarı Lauzon, “DNA basit, programlanabilir ve kullanımı kolay kimya sunan olağanüstü bir moleküldür” dedi. "DNA tabanlı nanomakinelerin, doğal ve insan yapımı nanomakinelerin yaratılması ve evrimi hakkındaki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabileceğine inandık." Lauzon ve Vallée-Bélisle, deneysel doğrulamaları yapmak için yıllarını harcadılar. Nanomakinelerin parçalanmaya kolayca dayanabileceğini, ancak daha da önemlisi, böylesine yıkıcı bir olayın, bileşen konsantrasyonu, sıcaklık ve mutasyonlardaki değişime karşı farklı hassasiyet seviyeleri de dahil olmak üzere çeşitli yeni işlevlerin yaratılmasına izin verdiğini gösterebildiler. Araştırmacıların bulduğu şey, bu işlevlerin, her bir bileşenin konsantrasyonunu kontrol ederek basitçe ortaya çıkabileceğidir. Örneğin, bir nanomakineyi üç bileşene ayırırken, nanomakinelerin yüksek bileşen konsantrasyonunda daha hassas bir şekilde aktive olduğu bulundu. Buna karşılık, düşük bileşen konsantrasyonunda, nanomakineler zamanın belirli bir anında etkinleştirilecek veya devre dışı bırakılacak veya işlevlerini basitçe engelleyecek şekilde programlanabilir. Lauzon, "Genel olarak, bu yeni işlevler, mevcut bir nanomakinenin yapısını basitçe keserek veya yok ederek yaratıldı" dedi. "Bu işlevsellikler, sensörler, ilaç taşıyıcıları ve hatta moleküler bilgisayarlar gibi insan tabanlı nanoteknolojileri büyük ölçüde geliştirebilir."

Gelişen yeni işlevler

Picasso'nun tipik olarak ünlü sanat eserlerini yaratmak için düzinelerce bitmemiş eseri yok etmesi ve tıpkı kasların güçlenmek için parçalanması gerektiği ve eski rakipleri piyasadan eleyerek yenilikçi yeni şirketlerin doğması gibi, nano ölçekli makineler de alınarak yeni işlevler geliştirebilir. ayrı. Cep telefonları, televizyonlar ve arabalar gibi vidalar ve cıvatalar, yapıştırıcı, lehim veya elektronik kullanılarak bileşenlerin birleştirilmesiyle yapılan yaygın makinelerin aksine, "nanommakineler, kendiliğinden yeniden şekillenebilen ve kırılan nanomakinelerin yeniden birleştirilmesini sağlayan binlerce zayıf dinamik moleküller arası kuvvete dayanır. dedi Vallée-Bélisle. sağlamanın yanı sıra Nanoteknoloji UdeM ekibinin bulguları, yeni nesil nanomakineleri oluşturmak için basit bir tasarım stratejisine sahip araştırmacıların yanı sıra, doğal moleküler nanomakinelerin nasıl evrimleşmiş olabileceğine de ışık tutuyor. Vallée-Bélisle, "Biyologlar yakın zamanda biyolojik nanomakinelerin yaklaşık yüzde 20'sinin genlerinin parçalanması yoluyla evrimleşmiş olabileceğini keşfettiler" dedi. "Sonuçlarımızla, biyologlar artık bu atasal proteinlerin parçalanmasının Dünya'daki yaşam için yeni moleküler işlevsellikler yaratmış olabileceğini anlamak için mantıklı bir temele sahipler."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62339.php