Химики из Корнелльского Университета разработали технологию, которая позволяет получать наноразмерные решетки, состоящие из двух разных металлов. Такие структуры могут быть основой для фотонных кристаллов и катализаторов, в которых разные компоненты отвечают за разные стадии химической реакции. С работой можно ознакомиться в Journal of American Chemical Society.
Основой для материала стал триблок-сополимер, то есть длинная органическая молекула, в которой есть три протяженных участка, сильно отличающиеся по химической природе. Два из них — довольно известные полимеры: из полистирола делают одноразовую посуду и утеплители, а полиизопрен после специальной обработки используется в шинах и презервативах. Третья компонента — полипропиленкарбонат, биоразлагаемый пластик, который еще не нашел широкого промышленного применения.

Исследование тонкой пленки этого полимера обнаружило, что он способен к самоупорядочению — его фрагменты формируют собой периодическую решетку. Удаляя поочередно ее компоненты можно заменять их на металлические «вставки». Для этого химики направленно разрушали отдельные блоки, воздействуя на материал УФ-излучением (разрушение полиизопрена) и щелочью (разрушение поликарбоната). Эти воздействия независимо влияют только на конкретные фрагменты цепи, образуя в пленке наноразмерные полости, которые авторы работы заполняли различными металлами.

Ученые подчеркивают, что важным аспектом работы является независимость (или ортогональность) внедрения в материал металлических сеток. В результате синтеза химикам удалось получить пленку, состоящую из двух каркасов — золотого и медного. Полости этого двойного каркаса заполнены полистиролом, который легко удаляется растворением. Данный мезопористый материал может послужить основой для тандемных катализаторов, в которых различные компоненты ускоряют разные реакции.

Цепочка искусственной ДНК ведёт себя, словно настоящая
(иллюстрация Pixabay).

Команда исследователей из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Алачуа, Флорида, и университета Индианы провела лабораторный эксперимент по созданию искусственной ДНК. Биологи получили два основания, которые образовали пару таким же образом, как это делают их природные аналоги.

"Фактически мы переписали генетический алфавит, состоящий из букв-оснований. Наша работа может лечь в основу современных технологий имитации жизни", — говорит ведущий автор исследования Стивен Беннер (Steven Benner).

В 2006 году Беннер и его коллеги построили два основания, которые получили кодовые названия Z и P. Вместе они образовали пару ZP и сделали это точно так же, как и их природные прототипы — пары AT и GC. Затем в 2008 году учёные из Исследовательского института Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния, построили ещё два основания. и показали, что так же как и в природной ДНК естественные ферменты могут быть использованы для репликации этих оснований.

Теперь же Беннер и Милли Георгиадис (Millie Georgiadis) из Университета Индианы в Индианаполисе продемонстрировали, что основания Z и P способны встраиваться в длинные цепочки. Рентгеновская кристаллография показала, что основания могут внедряться в естественные и неестественные цепи, в том числе встречаются и повторяющиеся до шести раз пары Z и P.

Также исследователи обнаружили, что полученные цепочки принимают те же формы, что и природная ДНК — знакомую спиральную конфигурацию (так называемая В-форма) и более широкую А-форму, которую ДНК принимает, когда связывается с белком. (Всего существует три формы двойной спирали.)

"Как правило, ДНК принимает различные формы, в зависимости от того, с какими белками она связывается. Но тот факт, что наша синтетическая цепочка "научилась" принимать две базовые конфигурации, означает, что её поведение схоже с поведением природного аналога", — поясняет Георгиадис.

Статья с результатами исследования была опубликована в издании Journal of the American Chemical Society.