В материаловедении наметился существенный прорыв

Комбинация белка с синтетическими полимерами подарила миру материаловедения «гибкие кристаллы».

В унаучном мире непреложным правилом стало представление о том, что упорядоченные вещества являются хрупкими и негибкими, а гибкие материалы лишены порядка. Опыты по комбинации белков с синтетическими полимерами закончились успехом и подарили материаловедению доселе неизвестную форму материи, противоречащую названному постулату. Как же так получилось?

Кристаллы представляют собой массивы атомов или молекул, периодически упорядоченных в трехмерном пространстве посредством специфических взаимодействий. Поскольку эти взаимодействия удерживают соседние элементы в уникальной конфигурации, кристаллы (самый простой пример кристаллы поваренной соли) не могут изгибаться или расширяться. Вместо этого при приложении значительного усилия, удара они разбиваются на куски, которые потом невозможно соединить вновь.

Исследователи обошли эти фундаментальные ограничения, добавив в протеиновые кристаллы сеть гидрогелевых полимеров, являющихся, по существу, гибкими цепями, которые обволакивают белковые молекулы, придавая последним несвойственную им подвижность. Вот тут-то и начинаются чудеса. При такой «поддержке» кристаллы белка оказываются способными восстанавливать свою последовательность при повреждении, увеличиваться (в 500 раз!) и уменьшаться в объеме, а при нормализации условий возвращаться в исходное состояние. При этом четкая структура кристалла не нарушается, а протеин остается именно тем же протеином, чтобы с ним ни происходило.

Во время экспериментов было замечено, что под воздействием рентгеновского излучения в исследуемом белковом материале можно добиться более разряженной структуры и внедрить в «просветы» дополнительные, несвойственные данному виду протеинов элементы. Это натолкнуло на мысль, что полученные кристаллы-гидрогели могут быть использованы для транспортировке в организм человека крупных биологических объектов: антител, нуклеиновых кислот с последующим их высвобождением в нужном месте для терапевтических целей.

Таким образом, открытие, имеющее перспективы в строительстве, машиностроении, неожиданно обозначило новые горизонты для медицины.

Источник: Phys.org