Ученые разработали молекулы с регулируемой механической хиральностью

Фото из открытых источников

Группа исследователей из Гонконгского университета в сотрудничестве с коллегами из США и других стран добилась значительного прогресса в области создания механически сцепленных молекул, сообщает издание Innovanews. В рамках опубликованной в журнале Nature Synthesis работы ученые представили компактный катенан — молекулярную структуру, состоящую из взаимосвязанных колец, — обладающий управляемой механической хиральностью. Эта разработка открывает перспективы для применения в материалах с новыми функциональными свойствами, нанотехнологиях и фармацевтике.

Руководителем проекта выступал нобелевский лауреат Фрейзер Стоддарт, а также ассистенты-профессора Чун Тан и Жуйхуа Чжан. В исследовании принимали участие специалисты из Северо-Западного университета США и других научных центров. Катенаны представляют собой молекулы, где два или более кольца связаны не химическими связями, а механически, подобно звеньям цепи. Особенность данной работы заключается в том, что хиральность — свойство молекулы не совпадать с её зеркальным отражением — возникает именно из-за механического сцепления колец, даже если сами кольца не обладают хиральностью.

Ученые продемонстрировали возможность контролировать эту механическую хиральность путем введения специальных хиральных молекул, которые заставляют систему отдавать предпочтение одной из зеркальных форм. По словам доктора Чун Тана, «управление механической хиральностью катенанов предоставляет химикам и материаловедам новый инструмент для создания умных материалов и молекулярных машин». Такие молекулы могут стать основой для разработки материалов, меняющих свои свойства под воздействием внешних факторов, а также для молекулярных устройств, способных, например, точно доставлять лекарства к нужным клеткам.

Практическое значение этого открытия особенно очевидно в фармацевтике, где эффективность лекарств часто зависит от их хиральной формы. Например, левовращающий изомер ибупрофена обладает более выраженным терапевтическим эффектом по сравнению с правовращающим. Кроме того, структуры с управляемой механической хиральностью могут быть использованы в создании молекулярных переключателей для нанороботов, а также в оптических и сенсорных устройствах. Однако авторы исследования отмечают, что пока работа находится на стадии лабораторных экспериментов, и для перехода к практическому применению необходимо решить задачи масштабирования синтеза и повышения стабильности таких молекул в реальных условиях.