Forskare vid Lunds universitet har tillsammans med kollegor vid universitetet i Vilnius skapat kapslar gjorda av molekyler som i sin tur kan innesluta andra molekyler. Den inneslutna molekylen kan till exempel vara läkemedel som sedan transporteras till olika organ i kroppen.
Kenneth Wärnmark, professor i organisk kemi vid Lunds universitet, är en av forskarna bakom upptäckten, som går ut på att med design och sammanslagning av små organiska molekyler bilda större väldefinierade system. Detta görs med hjälp av många välplacerade svaga kemiska bindningar i molekylen. I det här fallet har forskarna använt sig av vätebindningen, som är klassad som en så kallad svag kemisk bindning.
Allt vi ser omkring oss kräver både starka och svaga kemiska bindningar för att hänga ihop. Naturen tillhandahåller det mest avancerade exemplet på betydelsen av svaga kemiska bindningar när organ byggs upp i vår kropp: fetter slår ihop sig till lipider, lipider slår ihop sig till cellmembran, celler organiseras sig till vävnad och vävnad slår ihop sig till organ.
I den nya studien har Wärnmarks grupp och kollegorna i Litauen gjort syntetiska nanorör och kapslar genom att små organiska molekyler slår sig samman med hjälp av vätebindningar.
Cellmembranet svår passage
Forskarna har visat att man endast behöver syntetisera, kemiskt tillverka, en sorts molekyl med vätebindningar för att få ihop en kapsel bestående av tio små molekyler. Termodynamiken gör att vätebindningsmönstret ändras spontant i vissa av molekylerna så att tre olika molekyltyper bildas. Detta möjliggör sedan att det mest stabila systemet, den dekamera kapseln, bildas av de tre olika molekyltyperna. Inuti kapseln har forskarna därefter satt in kolmolekylen C60, som till utseendet liknar en fotboll, för att testa sin hypotes om inneslutna molekyler.
– Den framtida tillämpningen kan ligga i att kunna transportera läkemedel inuti en självorganiserande kapsel från exempelvis blodet, genom cellmembran, till cellen där det ska verka. Cellmembran kan vara en svår passage för vissa läkemedel, men en kapsel kan erbjuda rätt utvändig miljö för lätt passage, säger Kenneth Wärnmark.
Miljön påverkar molekylernas självorganisering
Bildandet av denna unika kapsel kan bara ske i lösningsmedlet kolsvavla (CS2). Kolsvavla är liksom insidan av cellmembran opolär och är därför ett bra modellsystem för cellmembran.
– Byter vi lösningsmedel till det mer polära kloroform (CHCl3) så bildas istället en helt annan sorts molekyl. Detta visar att miljön har en stor inverkan på utfallet av självorganisering av små molekyler och att fortsatt forskning till stor del behöver inriktas mot sådan förståelse, säger Kenneth Wärnmark.
Text: DRAGANA TRIVIC
Foto läkemedel: Dreamstime