Čeští vědci vytvořili pole molekulárních motorů. Pohání je světlo

Molekulární motory budou moci sloužit jako pohon pro miniaturní stroje budoucnosti. Díky nim budou vznikat nové materiály i léky.

Vědcům z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR se podařilo na molekulární úrovni vytvořit soustavu pravidelně rozmístěných miniaturních strojů, které se dokážou při ozáření světlem roztočit. Tým pod vedením Dr. Jiřího Kalety ze skupiny Prof. Josefa Michla na výzkumu spolupracoval s loňským laureátem Nobelovy ceny za chemii Prof. Benem Feringou. Jejich práci otiskl prestižní chemický časopis Journal of the American Chemical Society

Vědci si na počátku položili dvě otázky: je možné rozmístit jednotlivé molekulární motory do přesně definovaných pozic a sestavit tak z nich pravidelné 2D pole? A budou pak ještě stále fungovat? To, co vypadá samozřejmě v našem normálním světě, je přitom v řádu nanometrů (miliardtin metru) dosud velmi obtížné. Vědci dnes již sice jsou schopni manipulovat s jednotlivými molekulami, ale vytvoření pravidelné dvourozměrné soustavy čítající několik tisíc molekulárních motorů by s využitím existujících metod trvalo mnoho let.

Česká cesta

Tým Jiřího Kalety proto zvolil jinou strategii a hledal cestu, jak zařídit, aby se molekuly samy dokázaly požadovaným způsobem rozmístit. „Jako podklad jsme využili chemickou látku tris(o-fenylen)cyklotrifosfazen (TPP), kterou ve skupině Prof. Michla pro podobné účely již dlouho používáme. Krystalky TPP vytváří malé destičky, které mají ve své struktuře dlouhé rovné a pravidelně uspořádané kanálky směřující kolmo k povrchu,“ vysvětluje Dr. Jiří Kaleta. „Tato látka snadno vytváří komplexy s jinými sloučeninami, které ochotně vstupují dovnitř kanálků, a už se jim nechce ven.“

Vědci následně navrhli a v několika desítkách kroků vytvořili samotný molekulární motor. Získaná molekula má tvar tyčinky nesoucí na jednom konci molekulární motor. Druhý konec je pak speciálně navržen tak, aby umožnil motoru nasoukat se do kanálku v podkladu a zůstat v něm pevně ukotvený. Celá struktura navíc obsahuje zarážku bránící tomu, aby se motor do otvoru zasunul celý a přišel tak o možnost vykonávat svůj rotační pohyb.
Samotný motor je poháněný světelným zářením. „Palivem tohoto motoru je světlo o určité vlnové délce. Ozářením molekuly dojde k částečnému otočení rotoru, který se pak sám následně dotočí. Dalším ozářením začne druhý cyklus a takto můžeme pokračovat libovolně dlouho. Každé ozáření vyvolá jednu rotaci stejně jako vstřik benzínu do válce zážehového motoru,“ říká Jiří Kaleta.

  • Ústav organické chemie a biochemie AV ČR / ÚOCHB je přední mezinárodně uznávaná vědecká instituce, jejímž hlavním posláním je základní výzkum v oblasti chemické biologie a medicinální chemie, organické a materiálové chemie, chemie přírodních látek, biochemie a molekulární biologie, fyzikální chemie, teoretické chemie a analytické chemie. Nedílnou součástí poslání ÚOCHB je přenos výsledků základního výzkumu do praxe. Důraz na mezioborové zaměření výzkumu ústí do řady aplikací v medicíně, farmacii a dalších odvětvích, které mění život k lepšímu.


Potom co se vědcům podařilo tyto složité molekuly syntetizovat a v počtu přibližně dvou tisíc pravidelně rozmístit na substrátu, byli schopni potvrdit, že i na plně obsazeném povrchu bez problémů hromadně vykonávají svůj rotační pohyb.

Mikroskopická doprava pomůže v léčbě i vývoji nových materiálů

Zkoumání a vývoj molekulárních motorů je stále na začátku a ve fázi základního výzkumu, nicméně skýtá v sobě velký potenciál a poutá k sobě značnou pozornost, jak dokazuje i loňská Nobelova cena za chemii udělená právě za výzkum v této oblasti. Objev ukazuje možnost, jak postoupit od práce s jednotlivými molekulárními motory k organizovaným uskupením milionů či miliard motorů s mnohonásobně zesíleným účinkem. To jednak umožní snazší sledování chování těchto motorů, jednak při vhodně navrženém systému může otevřít dveře k transportu mikroskopických objektů.

Nahrávám video
Ben Feringa, nositel Nobelovy ceny za chemii
Zdroj: ČT24

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

„Krakeni“ z vrcholu potravní pyramidy mění představy o pravěkých mořích

Japonští vědci díky kombinaci několika moderních technologií popsali druh druhohorní chobotnice, která mohla svými rozměry přinejmenším soupeřit s největšími obratlovci své doby. Tento agresivní predátor navíc disponoval nečekaně vysokou inteligencí.
před 3 hhodinami

Makakové žerou na Gibraltaru kvůli jídlu od turistů hlínu, zjistila nová studie

Zatímco ve volné přírodě jedí makakové téměř výhradně rostliny a občas si přilepší třeba drobným hmyzem, na Gibraltaru konzumují sušenky s čokoládou, zmrzlinové kornouty či brambůrky. A aby pomohli svému trávicímu traktu vypořádat se s cukry a tuky z lidských svačin, pojídají gibraltarští makakové hlínu. Zjistila to studie vědců převážně z Cambridgeské univerzity publikovaná v časopise Nature, o níž informoval španělský deník El País.
před 6 hhodinami

Vědci studují, jak komunikují děti s kochleárním implantátem

Podpořit vývoj řeči u dětí s kochleárním implantátem. To je cíl českého výzkumu, který se zaměřil na předškoláky se sluchovou vadou. Právě tento věk je klíčový pro rozvoj komunikace kvůli nástupu do školy.
před 9 hhodinami

V Číně odhalili naleziště bizarních tvorů z hlubin času

Čínsko-britský výzkum v jihozápadní Číně objevil rozlehlé naleziště fosilií, které pomáhá mnohem lépe pochopit, jak vypadal život na Zemi v době před více než půl miliardou let. Objev podle autorů posunuje do vzdálenější minulosti vznik složitějších forem života.
včera v 17:18

Postižený papoušek se stal vládcem. Vymyslel totiž neporazitelný styl boje

Novozélandský papoušek, kterému dali vědci jméno Bruce, je takovou papouščí kombinací Stephena Hawkinga a Chucka Norrise. Přes vážné tělesné postižení dokáže díky své inteligenci v soubojích porazit jakéhokoliv nepřítele. Stal se tak dominantním samcem ve svém hejnu.
včera v 16:13

Vědci sledovali Hadí jeskyni v Ugandě. Epicentrum viru marburg navštěvují lidé

Virus marburg způsobuje jednu z nejobávanějších nemocí na světě. Její smrtnost je až 88 procent, velmi špatně se léčí a v podmínkách Afriky se poměrně dobře přenáší. Virus šíří kaloni, kteří se od lidí naštěstí drží dál, takže riziko nákazy není velké. Epidemiologové teď ale popsali nové riziko.
včera v 14:04

FBI prověřuje, jestli smrti či zmizení desítky vědců nejsou propojené

Nejméně deset vědců, kteří se ve Spojených státech zabývali výzkumem jaderných technologií, letectví a vesmíru, v posledních letech zemřelo nebo zmizelo. Federální úřad pro vyšetřování (FBI) se začal zabývat možnou spojitostí mezi jednotlivými případy. Výbor Sněmovny reprezentantů pro dohled vedený republikány tento týden oznámil, že spustí vlastní vyšetřování zpráv o úmrtích a zmizeních těchto osob, jež měly přístup k citlivým vědeckým informacím, píše web stanice CNN.
včera v 12:27

Archeologové objevili v Egyptě mumii. V břiše měla zašitou Iliadu

Španělští archeologové objevili v Egyptě papyrus s kopií Homérovy Iliady uvnitř mumie pohřbené před 1600 lety v římském období, uvedl server The Independent. Jedná se o první případ, kdy vědci objevili řecké literární dílo spojené s mumifikací. U mumií se běžně nalézaly spíše magické texty obsahující rituální praktiky psané v řečtině.
včera v 10:05
Načítání...