Costruire macchine monomolecolari
Virtualmente tutti i processi cellulari che si basano su interazioni tra due molecole implicano la necessità del riconoscimento perché avvenga l'interazione stessa. Molte importanti molecole biologiche sono chirali: presentano due forme costituite dagli stessi atomi, ma le relative strutture sono immagini speculari non sovrapponibili l'una dell'altra. Altre esistono esclusivamente in un'unica forma chirale (presentano omochiralità), ad esempio gli elementi strutturali delle proteine (aminoacidi) e gli zuccheri che formano l'acido deossiribonucleico (DNA). Ovviamente, la chiralità svolge un ruolo critico nell'efficienza del riconoscimento. Molti scienziati ritengono che senza la chiralità uniforme evidenziata dagli aminoacidi e da alcuni zuccheri, non potrebbe esistere la vita come noi la conosciamo. Il trasporto attivo rappresenta una funzione cellulare basata su blocco e sblocco di molecole, come un treno sui binari. Perché le molecole e altri costituenti cellulari si spostino entro le cellule o attraverso le loro membrane cellulari contro i rispettivi gradienti di concentrazione, il processo richiede energia. Il trasporto attivo è azionato dai motori molecolari (proteine). Per "costruire" le future macchine molecolari e i futuri motori molecolari, gli scienziati devono raggiungere una comprensione completa delle modalità con cui due molecole "si stringono la mano" attraverso cambiamenti conformazionali reciprocamente indotti a livello di singola molecola. Pertanto, alcuni scienziati europei hanno avviato il progetto Biomach ("Molecular machines - design and nano-scale handling of biological antetypes and artificial mimics". I ricercatori hanno utilizzato la microscopia a scansione a effetto tunnel (STM) per creare "filmati" sulle modalità con cui due molecole della stessa chiralità formano coppie e catene, mentre molecole con chiralità diversa non formano strutture stabili. Le nozioni approfondite ottenute dagli esperimenti di Biomach non solo dovrebbero migliorare la comprensione di base dei processi fisiologici, ma dovrebbero anche favorire lo sviluppo di dispositivi funzionanti biomimetici monomolecolari.
