Moleculen zijn enkele van de meest elementaire bouwstenen van het leven. Als ze op de juiste manier samenwerken, het worden moleculaire machines die de meest verbazingwekkende taken kunnen oplossen. Ze zijn essentieel voor alle organismen door, bijvoorbeeld, onderhouden van een breed scala aan cellulaire functies en mechanismen.

Wat als je een kunstmatige moleculaire machine zou kunnen maken en besturen? En het taken laten uitvoeren die ons mensen dienen?

Veel onderzoekers zijn op zoek naar manieren om dergelijke moleculaire machines te maken en te besturen, en er wordt onderzoek gedaan in laboratoria over de hele wereld.

Aan de Universiteit van Zuid-Denemarken, doctoraat Rikke Kristensen en collega's van de onderzoeksgroep van professor Jan O. Jeppesen bij de afdeling Natuurkunde, Scheikunde, en Pharmacy hebben een wetenschappelijke studie gepubliceerd over moleculaire machines die de aandacht hebben getrokken.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Chemie — een Europees tijdschrift en is zowel als een zogenaamde Hot Paper als als Cover Feature gepubliceerd.

Voordat een onderzoeksresultaat in een wetenschappelijk tijdschrift kan worden gepubliceerd, het moet worden beoordeeld door een aantal wetenschappelijke vakgenoten, en in dit geval hebben de reviewers de studie van groot belang geacht.

Wat opvalt is dat de onderzoekers erin zijn geslaagd de moleculaire machines onder controle te krijgen, die hen in de toekomst in staat kunnen stellen om gecontroleerde bewegingen uit te voeren.

"In principe, dit betekent dat u de machine naar de plaats kunt sturen waar u wilt dat deze zijn functie uitvoert, ", zegt Rikke Kristensen.

Een voorbeeld zou kunnen zijn om een ​​moleculaire machine in een medicijntablet te verpakken en deze te gebruiken om te controleren wanneer het medicijn wordt vrijgegeven.

De uitdaging van de geneeskunde van vandaag is dat de actieve componenten goed beschermd moeten worden terwijl ze door het lichaam worden getransporteerd, zodat ze niet worden afgebroken of vrijgelaten voordat ze hun bestemming in het lichaam hebben bereikt, maar ze moeten ook worden vrijgelaten wanneer ze hun bestemming bereiken.

"Als er een moleculaire machine in de tablet wordt ingebouwd, het kan helpen wanneer de actieve componenten in de tablet hun bestemming bereiken; dan kan de moleculaire machine helpen de tablet te openen en de actieve componenten vrij te laten komen zodat ze hun werk kunnen doen waar nodig, ", zegt Rikke Kristensen.

Optimale levering van actieve componenten op bestemmingen in het lichaam is een enorme uitdaging voor iedereen die nieuwe medicijnen ontwikkelt, en het is bijzonder moeilijk om actieve componenten aan de hersenen af ​​te geven. De zogenaamde bloed/hersenbarrière is een van de meest ondoordringbare barrières in het menselijk organisme.

Een ander voorbeeld is het opnemen van moleculaire machines in coatingproducten die aan oppervlakken worden toegevoegd:Door de bewegingen van de moleculaire machines te activeren, veranderen de eigenschappen van het oppervlak en wordt daarmee het vuil van het oppervlak verwijderd.

En dan zijn er nog de kleine computers:Moleculaire machines hebben het potentieel om ons organische computers te geven die honderd keer kleiner zijn dan de computers die we tegenwoordig kennen.

"Toekomstige toepassingen zijn fascinerend, maar het is belangrijk om te onthouden dat voor nu, dit is fundamentele en geen toegepaste wetenschap, " zegt professor en hoofdonderzoeker Jan O. Jeppesen.

"Direct, we benaderen dit veld met nieuwsgierigheid en een verlangen om te begrijpen wat er gebeurt, wanneer we beginnen te knoeien met de kleinste bouwstenen van de natuur. Waar het allemaal ophoudt en wat onze nakomelingen hiervoor in de toekomst kunnen vinden, we kunnen niet voorspellen, " zegt Jan O. Jeppesen.

Hij gaat door, "Toen elektriciteit werd uitgevonden, niemand kon voorspellen hoe het de wereld zou beïnvloeden. Op een manier, het is hier hetzelfde; we worden geconfronteerd met iets nieuws dat we vandaag misschien niet volledig begrijpen. Misschien lachen mensen over 50 jaar om onze ideeën. Misschien worden de ideeën overtroffen. Ik kan het je niet vertellen."

Kortom, De doorbraak van de onderzoekers is dat ze erin zijn geslaagd de moleculaire machines zo te besturen dat ze maar in één richting kunnen bewegen.

"Het is een grote stap voorwaarts. Tot nu toe, we hebben een moleculaire machine kunnen verplaatsen, maar alleen tussen twee punten. Nutsvoorzieningen, in principe, we kunnen de machine zo lang als we willen in de gewenste richting sturen, " legt Rikke Kristensen uit, wie gaat door, "Het is alsof je een autowiel hebt dat maar een halve slag heen en weer kan draaien (tussen twee punten). Dat geeft de auto geen momentum. Als je wilt dat de auto vooruit gaat, de wielen moeten in een bepaalde richting draaien zolang je wilt dat ze dat doen. evenzo, het is belangrijk dat een moleculaire machine gedurende de gewenste tijd in dezelfde richting kan bewegen."