Polimery syntetyczne — produkcja na zamówienie
Transkrypcja w prawdziwej żywej komórce wykorzystuje szablon, informacyjne RNA (mRNA) do kodowania białka i budowania struktur z aminokwasów w rybosomie komórek. W ramach projektu MOLFACTORY (Towards a ‘molecular factory’: Processive sequence-selective synthesis with a synthetic molecular machine), finansowanego ze środków UE, zbudowano syntetyczną maszynę molekularną z wykorzystaniem [2]rotaksanu. Rotaksan to przypominająca wyglądem sztangę cząsteczka, przechodząca przez pierścieniową strukturę nazywaną makrocyklem. Końce "sztangi" są często większe niż jej średnica wewnętrzna pierścienia, co pozwala utrzymać ten nietypowy kształt. W maszynie opracowanej w projekcie MOLFACTORY makrocykl pełni rolę zarówno katalizatora, jak i transportera molekularnego. Zasadniczo, usuwa on duże aromatyczne podstawniki aminokwasów ze specyficznego dla sekwencji trzpienia i przenosi je do kolejnego aminokwasu, by następnie katalizować tworzenie się wiązania aminowego między nimi. Sztuczna maszyna molekularna pozwala zatem na porządkowanie monomerów we właściwej kolejności. Na końcu sekwencji umieszczana jest cząsteczka barwnikowa, która zmienia fluorescencyjność po dodaniu każdego z modułów i utworzeniu wiązania. Niezbędne są dalsze prace, aby uzyskać ten efekt. Zespół zoptymalizował metodę syntezy i określił strukturę chemiczną rdzenia maszyny. Dokonano syntezy funkcjonalizowanej alkinami lub azydkami barier tyrozynowych (każdy posiadający inny aminokwas). Wśród pomyślnie przeprowadzonych reakcji można wymienić sprzęganie amidów i sekwencyjną, katalizowaną miedzią cykloaddycję Huisgena. Wykorzystano metodę aktywnego szablonu metalowego w celu uzyskania rotaksanu z różnymi barierami aminowo-estrowymi oraz scharakteryzowano produkty reakcji przy pomocy spektroskopii opartej na magnetycznym rezonansie jądrowym. Aktywacja i obsługa maszyny jest możliwa dzięki usuwaniu grup osłaniających. Projekt MOLFACTORY oznacza istotny postęp w dziedzinie budowy syntetycznych maszyn molekularnych. Dzięki tym pracom możliwe będzie budowanie maszyn potrafiących syntetyzować oligomery i polimery. Urządzenia te znajdą zastosowanie w przemyśle, w tym na przykład w plastyfikatorach, produktach biomedycznych i wytwarzaniu narzędzi genetycznych przeznaczonych do użytku w badaniach naukowych i farmaceutycznych.
Słowa kluczowe
Syntetyczny polimer, produkcja, rotaksan, katalizator, amid
