wetenschappers, waaronder de scheikundige Geraldine Richmond van de Universiteit van Oregon, olie en water hebben afgetapt om steigers van zelfmontage te maken, synthetische eiwitten, peptoïde nanosheets genaamd, die complexe biologische mechanismen en processen nabootsen.

De prestatie - deze week gedetailleerd in een krant die online is geplaatst voordat deze door de Proceedings van de National Academy of Sciences -zal naar verwachting een alternatief ontwerp van de tweedimensionale peptoïde nanosheets voeden die in een breed scala aan toepassingen kunnen worden gebruikt. Onder hen kunnen verbeterde chemische sensoren en afscheiders zijn, en veiliger, effectievere voertuigen voor het afleveren van medicijnen.

Studie co-auteur Ronald Zuckermann van de Molecular Foundry bij Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) ontwikkelde deze ultradunne nanosheets voor het eerst in 2010 met behulp van een combinatie van lucht en water.

"We denken vaak aan olie op water als iets dat slecht is voor het milieu wanneer, in feite, mijn groep heeft de afgelopen 20 jaar de unieke eigenschappen van de verbinding tussen water en olie bestudeerd als een interessante plek voor moleculen om op unieke manieren te assembleren, ook voor zepen en oliedispergeermiddelen, " zei Richman, die een UO-presidentiële voorzitter bekleedt. "Deze studie laat zien dat het ook een uniek platform is om nanosheets te maken."

Hoofdauteurs van het project waren Ellen J. Robertson, een doctoraatsstudent in het laboratorium van Richmond op het moment van het onderzoek, en Gloria K. Oliver, een postdoctoraal onderzoeker bij LBNL. Robertson is nu postdoctoraal onderzoeker bij LBNL.

Werk in het laboratorium van Richmond hielp bij het identificeren van het mechanisme achter de vorming van de nanosheets op een olie-watergrensvlak.

"Supramoleculaire assemblage op een olie-waterinterface is een effectieve manier om 2D-nanomaterialen uit peptoïden te produceren, omdat die interface helpt bij het voororganiseren van de peptoïdeketens om hun zelfinteractie te vergemakkelijken, " zei Zuckermann, een senior wetenschapper bij LBNL's Molecular Foundry in een persbericht. "Dit toegenomen begrip van het peptoïde assemblagemechanisme zou ons in staat moeten stellen om op te schalen om grote hoeveelheden te produceren, of verkleinen, met behulp van microfluïdica, om veel verschillende nanosheets te screenen op nieuwe functies."

Zuckermann en Richmond zijn de corresponderende auteurs op het papier. Andere co-auteurs zijn Menglu Qian en Caroline Proulx, beide van LBNL.

Net als natuurlijke eiwitten, synthetische eiwitten vouwen en conformeren zich tot structuren die hen in staat stellen specifieke functies uit te voeren. In zijn eerdere werk Zuckermann's team bij LBNL's Molecular Foundry ontdekte een techniek om peptoïden te synthetiseren in platen die slechts enkele nanometers dik waren maar tot 100 micrometer lang. Deze behoorden tot de grootste en dunste vrij zwevende organische kristallen die ooit zijn gemaakt, met een oppervlakte-tot-dikte-equivalent van een plastic vel dat een voetbalveld bedekt.

"Peptoid nanosheet-eigenschappen kunnen met grote precisie worden aangepast, "Zuckermann zegt, "en aangezien peptoïden minder kwetsbaar zijn voor chemische of metabolische afbraak dan eiwitten, ze zijn een veelbelovend platform voor het zelf assembleren van bio-geïnspireerde nanomaterialen."

Om de nieuwe versie van de nanosheets te maken, het onderzoeksteam gebruikte vibrationele som-frequentiespectroscopie om de moleculaire interacties tussen de peptoïden te onderzoeken terwijl ze zich verzamelen op het olie-water-interface. Het werk toonde aan dat peptoïde polymeren die aan het grensvlak worden geadsorbeerd, sterk geordend zijn op een manier die wordt beïnvloed door interacties tussen naburige moleculen.

De vervanging van olie in plaats van lucht creëert een reeks nieuwe mogelijkheden voor de engineering en productie van peptoïde nanosheets, aldus de onderzoekers. De oliefase, bijvoorbeeld, kan chemische reagentia bevatten, dienen om verdamping van de waterige fase te minimaliseren of microfluïdische productie mogelijk te maken.