Грихан - Наука и Жыжызнь (grihanm) wrote,
Грихан - Наука и Жыжызнь
grihanm

Category:

Самосборка

Вообще-то вся синтетическая химия - суть самосборка. Химик только добавляет одни реагенты к другим, а уж встречаются между собой в растворе они сами по себе - никто кроме диффузии и электростатики их не двигает.

Также растут кристаллы - одна молекула "приклеивается" к другой, "выбирая" наиболее энергетически выгодную конформацию, пока не образуются, например, вот такие красавцы.



Тоже самое происходит и в живой клетке. Молекулы, плавая в цитоплазме, сами собираются в некие структуры, потом эти структуры совершают катализ самосборки других структур, итд итп вплоть до многоклеточного организма. Всё это выглядит как огромный работающий завод без единого рабочего, начальника цеха, директора или уборщицы. Всё работает по (био)химическим законам без чьего-либо сознательного надзора или управления - результат химической эволюции, постепенного усложнения, выживания работающих систем и отмирания неработающих.



Начало исследования законов самосборки молекул было во многом продиктовано природными процессами, исследовались в первую очередь именно они или их близкие подобия. Однако в биохимии исследования сильно затруднялись тем, что будучи очень сложными, такими, что человеческому мозгу порой даже их форму тяжело представить, биологические объекты со скрипом поддавались физическим методам или теоретическим расчётам.

Так постепенно (в начале 90-ых) возникла идея - а почему собственно исследовать только природную самосборку? А может подойти с другой стороны? Исследовать модели, легче поддающиеся исследованиям и попытаться понять природу на их основе. То есть собрать сначала знания, разбросанные под горящим фонарём, а уж потом двигаться к перегоревшим. Ну а что может быть самым простым для нашего убогого серого вещества? Правильно! Геометрические фигуры.



В этой табличке схематически изображены синеньке и красненькие молекулы. Синенькие могут реагировать только с красненькими, соединяясь активными группами на концах. Вот и всё. Площадь таких фигурок - от двух до десятка квадратных нанометров. Можно и больше.

Оказалось, что при определённой силе связи и отношении между реагентами получаются исключительно изображённые структуры. И даже если смешать несколько разных синих с разными красными - всё равно они выбирают из раствора тех - которые дают наиболее упорядоченные структуры - не перемешиваясь между собой, фактически осуществляя не только самосборку, но и самосортировкy.

Вот, например, синтез одного из множества видов "молекулярного треугольника". Платина на молекуле 1 селективно взаимодействyeт с азотом в молекуле 2 и при смешении растворов этих двух молекул в отношении 1:1 получаeтся треугольник 3 с выходом близким к 100%.



Пример самосортировки: при смешивании синего уголка с красными палками разной длины селективно получаются два типа равносторонних треугольников.


И никто не заставляет ограничиваться 2-мя измерениями.


Вот интересный свежий пример. Поменяв всего лишь один кислород в синенькой детальке на азот, тем самым увеличив угол тета всего на восемь градусов - самосборкой получаем вместо маленькой клетки большую.

   




Уже умеют помимо красных и синих брать кое-какие другие "зелёные" - и "хирургически" делать замены одной синей на зелёную или делать нечто новое - "красно-сине-зелёное" с чётким порядком. И то-ли ещё будет.

На картинке снизу берут клетку и засчёт (вероятно) стабилизации менее заряженной системы селективно меняют "синюю" деталь на "краснyю".



У этого всего, помимо эстетической красоты и фундаментального понимания, уже есть множество аппликаций. С помощью одних молекулярных клеток ускоряют органические реакции, с помощью других - стабилизируют взрывчатые или самовоспламеняющиеся вещества. В клетки другого типа вставляют лекарства и доводят их до целевых органов, минуя здоровые. И это только навскидку. Возможно со временем мы сможем использовать эти знания для получения синтетической жизни.

Пожалуй на сегодня хватит.

UPD: Продолжение
Tags: Самосборка, Химия
Subscribe

  • Перевёртыш встречи на Патриарших (апдейт)

    Когда недавно в очередной раз где-то увидел цитирование Михал Афанасьича, решил выложить и выложил в ФБ перевёртыш, написанный в этом жж с помощью…

  • Маймонид например

    "И также следует вам знать, что уж сочинены глупцами тысячи пустых и бессмысленных книг, и немало людей, великих годами, но не умом, истратили…

  • Я что-то не понимаю. Значит бог есть.

    " Гипотеза о Боге, например, дает ни с чем не сравнимую возможность абсолютно все понять, абсолютно ничего не узнавая" (C)

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 40 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

  • Перевёртыш встречи на Патриарших (апдейт)

    Когда недавно в очередной раз где-то увидел цитирование Михал Афанасьича, решил выложить и выложил в ФБ перевёртыш, написанный в этом жж с помощью…

  • Маймонид например

    "И также следует вам знать, что уж сочинены глупцами тысячи пустых и бессмысленных книг, и немало людей, великих годами, но не умом, истратили…

  • Я что-то не понимаю. Значит бог есть.

    " Гипотеза о Боге, например, дает ни с чем не сравнимую возможность абсолютно все понять, абсолютно ничего не узнавая" (C)