ملخصات الأبحاث

بوليمرات هجينة من حِزَم ببتيدية غير تساهمية الروابط

.D. Wu et al

  • Published online:

يُعَد تصميم الجزيئيات الحيوية مفهومًا أساسيًّا في تصميم المواد المرنة، التي تتسم بدرجة عالية من العملية والتعقيد، إذ تتسم الجزيئات الحيوية بامتلاكها مجموعة عريضة من الوظائف والبِنَى، من بينها وظائف مثل: التعرّف الكيميائي (على ركائز إنزيمية، أو ربيطات لاصقة، على سبيل المثال)، وبِنى نانوية فائقة الجودة (مكونة من ببتيدات، أو بروتينات أو أحماض نووية)، كما تتمتع بخصائص ميكانيكية استثنائية (مثل متانة الحرير، والصلابة، واللدونة اللزجة، والمرونة).  

وفي البحث المنشور، يمزج الباحثون بين التصميم الحوسبي للتفاعلات الفيزيائية (غير تساهمية الروابط)، وعملية تجميع قائمة على تفاعلات تساهمية الروابط، «نقرية»، هرمية، قائمة على مسار؛ لتخليق بوليمرات اصطناعية هجينة قائمة على ببتيدات. وتتكون الوحدات المونومرية النانوية المكوِّنة لهذه البوليمرات من حِزَم من لولب ألفا، ذات تقسيمات رباعية متماثلة، وذات ببتيدات منخفضة الوزن الجزيئي. ويمكن تصميم هذه المونومرات المجمعة في صورة حِزَم، أو ما يُعرف باسم «حِزَم المونومرات» bundlemers، بحيث توفر تحكُّمًا كاملًا في استقرار المجموعات الكيميائية الوظيفية، وحجمها، وظهورها المكاني، إذ تسمح بِنْية الحزمة الشبيهة ببِنْية البروتين بتحديد موضع الراوبط التساهمية بدقة بين نهايات «حِزَم المونمرات» المنفصلة، وهو ما ينتج بوليمرات ذات خصائص فيزيائية مثيرة للاهتمام، ويمكن التحكم فيها؛ مثل القضبان الصلبة، والسلاسل شبه المرنة أو الملتوية، والشبكات المستجيبة للحرارة من الهيدروجيل. وتمكَّن الباحثون - باستخدام «حِزَم المونمرات» المصمَّمة كوحدات بناء مونومرية - من كسر الاقتران بين خصائص سلاسل البوليمرات، والفروق الدقيقة، والقيود المصاحِبة لاستخدام المونومرات العضوية منخفضة الوزن الجزيئي.

وفضلًا عن ذلك.. يَستخدِم الباحثون سلاسل جانبية من أحماض أمينية محددة؛ بما في ذلك مجموعات وظيفية كيميائية غير طبيعية ذات تفاعلات»نقرية»؛ لتجميع الأشطار في نمط مرغوب فيه؛ من خلال التحكم في تسلسل الأحماض الأمينية على طول محيط «حِزَم المونيمرات»، وهو ما يتيح تصميم طائفة واسعة من المواد النانوية الهجينة.