Vědci vytvořili supramolekulární materiály inspirované procesy vyskytujícími se v lidském těle

Vědci použili žlučovou kyselinu jako základ pro vytvoření organických stavebních bloků, které lze spojit s kovovými stavebními bloky a společně tvoří jedinečné supramolekulární metalo-organické komplexy, které lze dále samovolně organizovat do ještě vyšších systémů, které by mohly poté najít mnohá uplatnění v oblastech chemie. Výsledky tohoto výzkumu byly zveřejněny 8. ledna 2021 v časopise s otevřeným přístupem Cell Reports Physical Science, který patří pod prestižní vědecké nakladatelství Cell Press.

Žlučové kyseliny jsou sloučeniny, které jsou přirozeně produkovány v lidském těle. Jejich hlavní funkcí je asistovat pří trávení i vstřebávání lipidů a živin rozpustných v lipidech z tenkého střeva. Zjistilo se, že mají mnoho dalších důležitých funkcí v lidském těle jako například regulaci metabolismu cholesterolu.

Související

Radek Chlup

Temná hmota podle nové studie neexistuje, řešením…

Lukáš Bauer

Magnetické nanočástice v mozku možná souvisí s…

Právě proto jsou žlučové kyseliny často využívány v mnoha oblastech farmaceutického průmyslu. Ondřej Jurček a jeho vědečtí kolegové se rozhodli použít žlučové kyseliny pro přípravu speciálních organických stavebních bloků, které svým vzhledem připomínají banány a mají ideální vlastnosti pro spojení s kovovými stavebními bloky. Za specifických podmínek mohou být tyto stavební bloky kombinovány tak, aby samovolně vytvořily supramolekulární metalo-organické komplexy podobající se lotusům. Tyto komplexy jsou velmi zajímavé nejen díky svému lotus připomínajícímu vzhledu, ale hlavně díky svým jedinečným vlastnostem.

Vědci chtěli iniciovat další samovolnou organizaci těchto komplexů s cílem vytvořit ještě větší a sofistikovanější systémy. Věděli, že když žlučové kyseliny přijdou při trávicím procesu do kontaktu s vodou v tenkém střevě, vytvářejí přitom velké agregáty, takzvané micely. „Tento přirozený proces, který probíhá v lidském trávicím systému, nás inspiroval k provedení podobných experimentů. Přidání několika kapek vody do našeho roztoku komplexu vedlo k vytvoření zcela nových materiálů v podobě extrémně symetrických šestihranných částic. Tento vodou vyvolaný experiment spustil samovolné organizování komplexů do částic a vytvořil materiál nejen s novým vzhledem, ale i s novými vlastnostmi. Náš objev by jednoho dne mohl být velmi užitečný pro praktické využití v mnoha oblastech chemie," vysvětlil Ondřej Jurček, první autor této vědecké studie.

Vědci použili kombinaci mnoha různých analytických metod. Museli se pustit do skutečně detektivní práce. Každá použitá metoda musí být spolehlivá a reprodukovatelná, přičemž každý další krok musí vědcům poskytnout určité informace nebo potvrdit výsledky předchozí metody.

Kombinací použitých metod a jejich porovnáním se základním výzkumem, který je již dostupný ve vědecké literatuře této oblasti, mohl mezinárodní tým vědců konečně vyvodit  závěry popisující procesy vedoucí k samovolnému skládání a samovolné organizaci stavebních bloků do těchto nových supramolekulárních materiálů. Pravděpodobně nejvíce vzrušující část jejich výzkumu byl finální okamžik, kdy mohli pozorovat zcela nové šestiúhelníkové částice pouhým okem přes mikroskop.

„Přesný potenciál těchto nových materiálů je třeba dále prozkoumat, ale již teď je jisté, že tento malý krok inspirovaný procesy, které se nacházejí v lidském těle, může v budoucnu představovat velký skok ve vývoji nových supramolekulárních materiálů. Hledání nových materiálů je dnes velmi důležitou oblastí chemie a náš nový materiál je nejen úplně prvním z této skupiny, ale také prvním z mnoha připravovaných v rámci našeho výzkumu. Je tak na co se těšit i v budoucnu," uzavírá Ondřej Jurček.