Runtom i världen pågår forskning som försöker härma naturens förmåga att organisera sina minsta beståndsdelar. Det handlar om förmågan att få atomer och molekyler att på egen hand binda till varandra och bygga upp större strukturer, på samma sätt som ju sker naturligt i exempelvis levande celler. Den så kallade lås-och-nyckel-funktionen är en av utmaningarna som forskarna då måste kunna bemästra.
I en ny studie från Lunds universitet har några kemiforskare nu tittat närmare på denna lås-och-nyckel-funktion, en funktion som är naturligt förekommande i cellerna hos alla varelser. Exempelvis pågår i våra celler ständigt en lång rad kemiska reaktioner där lås-och-nyckel-funktionen utnyttjas av olika enzymer. Dessa enzymer är särskilda proteiner som har till uppgift att snabba på kemiska processer i cellerna. Enzymerna kan med stor exakthet koppla ihop sig med olika ämnen genom att ha ett utseende som passar just det ämnets receptor, på samma sätt som en viss nyckel passar i ett specifikt lås.
I den aktuella studien har forskarna försökt efterlikna denna lås-och-nyckel-funktion genom att designa små partiklar som kan uppvisa motsvarande beteende som i naturen. Genom undersökningar både på mikroskopnivå och med datorberäkningar har forskarna lyckats få partiklarna att på egen hand koppla ihop sig med andra partiklar, tack vare att dessa har en passande form.
Målet med forskningen är den självbyggande aspekten, det vill säga att lyckas få partiklarna att självorganisera sina byggstenar för att skapa komplexa strukturer. På längre sikt hoppas forskarna att resultaten inom området kan bidra till nya material.
– Ja, förhoppningsvis kan denna forskning utnyttjas för att skapa nya smarta och bioinspirerade material med förbättrade eller helt nya egenskaper, säger Jérôme Crassous, kemiforskare vid Naturvetenskapliga fakulteten på Lunds universitet.
Byggprocessen hos de konstgjorda partiklarna går dessutom att styra med hjälp av värme eftersom partiklarna är temperaturberoende och kan ändra storlek beroende på värmen. Detta ger forskarna stora möjligheter att i detalj påverka processerna. Nästa steg i forskningen blir att jobba vidare med partiklarnas mjukhet. Den egenskapen är särskilt intressant i lås-och-nyckel-konceptet eftersom mjukheten inverkar på partiklarnas förmåga att anpassa sin form en smula, så att de kan få maximal effekt när de ska koppla ihop sig med passande partiklar.
Den aktuella studien publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Science Advances.
Lena Björk Blixt