Ученые научились синтезировать молекулы и наноструктуры при помощи специальных искусственных белков - «Наука и технологии»

Ни для кого не является секретом, что развитие некоторых областей науки и техники тесно связано с развитием нанотехнологий. И сейчас множество групп ученых работает над созданием новых методов упорядочивания материалов на наноразмерном уровне, вплоть до уровня отдельных атомов и молекул. Такие наноструктурированные материалы отличаются высокой прочностью, малым весом, химической активностью и обладают другими уникальными свойствами, которые не присутствуют у материалов естественного происхождения. Один из необычных методов производства наноматериалов был разработан учеными из Дартмутского колледжа, Германия. И в основе этого метода лежит процесс самосборки структуры наноматериала, который проходит при помощи и под управлением молекул специализированных синтетических белков.

"Наша работа служит доказательством работоспособности технологии, использующей белки в качестве "транспортных средств", доставляющих к месту сборки необходимые компоненты и управляющие процессом сборки структуры наноматериала" - рассказывает Георг Григорян (Gevorg Grigoryan), - "Если мы научимся использовать такой принцип в промышленных масштабах, то мы сможем производить массу материалов с заранее заданными свойствами, структура которых будет состоять из соединенных в определенной последовательности молекулярных "стандартных блоков"".

Белки представляют собой "умные" молекулы, структура которых закодирована в геноме каждого живого существа. Белки различных видов участвуют и организуют все виды молекулярных процессов, происходящих внутри живых клеток.

Немецкие ученые рассчитали структуру и изготовили молекулы белка, который в результате цепочки преобразований превращается в молекулу фуллерена C60, молекулу шарообразной формы, состоящей из 60 соединенных друг с другом атомов углерода. Такой материал обладает целым рядом уникальных свойств и уже достаточно долго используется в нанотехнологиях благодаря тому, что он является сверхпроводником при соответствующих условиях, выдерживает воздействие высоких температур и т.п. Но молекулы фуллерена достаточно сложно синтезировать при помощи обычных способов и это служит ограничением для широкого использования данного материала.

Для того, чтобы создать белок, способствующий формированию структуры молекулы фуллерена, Григоряну и его коллегам пришлось произвести расчеты сложных математических моделей, описывающих все взаимодействия на уровне отдельных атомов внутри комплекса белок-фуллерен. Тем не менее, у ученых все получилось, молекулы белка были синтезированы и под влиянием некоторых внешних факторов они успешно превратились в молекулы фуллерена.

"Мы научились точно проектировать процесс самосборки. Теперь нам ничего не стоит разработать синтетические белковые структуры, которые будут собирать другие нанструктуры, обладающие необходимыми нам свойствами" - рассказывает Григорян, - "Боле того, в своих исследованиях мы заметили удивительное явление - во время сборки молекулы фуллерена вырабатывается электричество, и это указывает на то, что в данном процессе задействованы не только одни химические процессы".