Получив контроль над формой, размером и составом во время сборки синтетической молекулы, исследователи могут начать исследовать, как эти факторы влияют на функцию мягких материалов. Поиск этих ответов может помочь в развитии вирусологии, развитии доставки лекарств и создании новых материалов.

«Мы подошли к этой новой концепции исследования не пытаясь решить проблему, а спросив, что возможно, когда речь идет о синтезе мягких молекул», — сказал Дэмиен Гироннет, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. и ведущий автор нового исследования. «Что если мы сможем получить контроль над такими вещами, как форма, размер и состав во время молекулярного синтеза — что это значит?»

Результаты представлены в трудах Национальной академии наук .

В течение многих лет ученые пытались выяснить, как форма и размер наночастиц влияют на их поведение в живой ткани, говорят исследователи. «Размеры синтетических молекул, которые мы создаем, соответствуют размеру вирусов», — сказал Дилан Уолш, аспирант по химии и биомолекулярной инженерии, соавтор исследования. «Наблюдения, сделанные из-за контроля этих факторов, позволят исследователям исследовать эти типы вопросов».

Команда объединила классические методы химического синтеза и основные принципы химической инженерии. Они ввели точный контроль над последовательностью формирования полимера через скорость потока используемых строительных блоков. По словам исследователей, изменяя скорость потока, новый процесс может давать мягкие вещества с уникальной архитектурой.

«Мы используем математическое моделирование, чтобы предсказать форму, размер и состав молекул, которые мы создаем, и используем компьютерный синтез в лаборатории, чтобы отрегулировать скорость потока смесей, которые контролируют архитектуру полимера», — сказал Гироннет.

Исследователи считали, что недостаточно просто заявить, что они могут это сделать, — им нужно было это доказать.

«Наше математическое моделирование не включает никаких предположений, поэтому на самом деле не может быть сформировано ничего другого, кроме того, что мы моделируем, но математика — это не то, что вы можете видеть», — сказал Гироннет. «Форма — это то, что мы можем видеть, и мы смогли проверить с помощью микроскопического изображения, что мы сформировали полимеры в соответствии с тем, что мы предсказывали».

Команда достигла этого с помощью синтетических молекул, которые растворимы в органических растворителях , но следующим шагом будет переход на растворимые в воде молекулы . «Если мы действительно хотим лучше понять наш иммунный ответ и улучшить специфичность доставки лекарств, нам нужно, чтобы они были водорастворимыми, чтобы они могли действовать в нашем организме», — сказал Гироннет.

Исследователи рассматривают эту работу как большой шаг вперед в развитии науки о синтетических полимерах из мягких материалов.

«У нас есть доступ к новым строительным блокам, и теперь мы можем выяснить, как мы можем использовать эти блоки для сборки новых материалов на молекулярном уровне», — сказал Уолш. «Мы думаем об этом как о игре с Legos, чтобы увидеть, как форма отдельных строительных блоков влияет на конечный продукт».