Het veld van de materiaalwetenschap gonst van de "metaal-organische raamwerken" (MOF's), veelzijdige verbindingen bestaande uit metaalionen verbonden met organische liganden, waardoor een-, twee-, of driedimensionale structuren. Er is nu een steeds groeiende lijst met aanvragen voor MOF, inclusief het scheiden van petrochemicaliën, het ontgiften van water van zware metalen en fluoride-anionen, en er waterstof of zelfs goud uit halen.

Maar onlangs, wetenschappers zijn begonnen met het maken van MOF's, gemaakt van bouwstenen die typisch biomoleculen vormen, bijv. aminozuren voor eiwitten of nucleïnezuren voor DNA. Afgezien van het traditionele MOF-gebruik in chemische katalyse, deze biologisch afgeleide MOF's kunnen ook worden gebruikt als modellen voor complexe biomoleculen die moeilijk te isoleren en met andere middelen te bestuderen zijn.

Nutsvoorzieningen, een team van chemische ingenieurs bij EPFL Wallis Wallis heeft een nieuwe biologisch afgeleide MOF gesynthetiseerd die kan worden gebruikt als een "nanoreactor" - een plaats waar kleine, anders ontoegankelijke reacties kunnen plaatsvinden. Onder leiding van Kyriakos Stylianou, wetenschappers van de laboratoria van Berend Smit en Lyndon Emsley construeerden en analyseerden de nieuwe MOF met adeninemoleculen - een van de vier nucleobasen waaruit DNA en RNA bestaan.

De reden hiervoor was om de functies van DNA na te bootsen, waarvan er één waterstofbindingsinteracties tussen adenine en een andere nucleobase omvat, thymine. Dit is een cruciale stap in de vorming van de dubbele DNA-helix, maar het draagt ​​ook bij aan de algehele vouwing van zowel DNA als RNA in de cel.

Het bestuderen van hun nieuwe MOF, de onderzoekers ontdekten dat thyminemoleculen in de poriën diffunderen. Door deze verspreiding te simuleren, ze ontdekten dat thyminemoleculen waterstofgebonden waren met adeninemoleculen in de holtes van de MOF, wat betekent dat het succesvol was in het nabootsen van wat er op DNA gebeurt.

"De adeninemoleculen werken als structuurbepalende middelen en 'vergrendelen' thyminemoleculen op specifieke posities in de holtes van onze MOF, ", zegt Kyriakos Stylianou. Dus de onderzoekers maakten gebruik van deze vergrendeling en verlichtten de met thymine geladen MOF - een manier om een ​​chemische reactie te katalyseren.

Als resultaat, de thyminemoleculen kunnen worden gedimeriseerd tot een di-thymineproduct, die de wetenschappers konden isoleren – een enorm voordeel, aangezien di-thymine verband houdt met huidkanker en nu gemakkelijk kan worden geïsoleerd en bestudeerd.

"Algemeen, onze studie benadrukt het nut van biologisch afgeleide MOF's als nanoreactoren voor het vastleggen van biologische moleculen door middel van specifieke interacties, en om ze om te zetten in andere moleculen, ' zegt Stylianou.