MADRID, 18. April. (EUROPA PRESS) –
In einem neuen Durchbruch, der die Medizin- und Materialtechnik revolutionieren könnte, haben Forscher der Universität Manchester (Großbritannien) ein einzigartiges molekulares Gerät entwickelt, das die Freisetzung mehrerer kleiner Moleküle durch Kraft steuert.
Wie die Forscher in der Fachzeitschrift „Nature“ beschreiben, handelt es sich um ein kraftgesteuertes Freisetzungssystem, das sich natürliche Kräfte zunutze macht, um die selektive Freisetzung von Molekülen auszulösen, was medizinische Behandlungen und intelligente Materialien erheblich voranbringen könnte.
Die Entdeckung nutzt eine neuartige Technik, die eine Art vernetztes Molekül verwendet, das als Rotaxan bekannt ist. Unter dem Einfluss einer mechanischen Kraft, wie sie beispielsweise an einer verletzten oder beschädigten Stelle auftritt, löst diese Komponente die Freisetzung funktioneller Moleküle wie Medikamente oder Heilmittel aus, um gezielt auf den benötigten Bereich zu wirken. Zum Beispiel die Stelle eines Tumors. Es gibt auch vielversprechende Möglichkeiten für selbstheilende Materialien, die sich bei Beschädigung vor Ort selbst reparieren und so ihre Nutzungsdauer verlängern können. Zum Beispiel ein Kratzer auf dem Display eines Telefons.
Guillaume De Bo, Professor für organische Chemie an der Universität Manchester, erklärt: „Kräfte sind in der Natur allgegenwärtig und spielen in verschiedenen Prozessen eine grundlegende Rolle. Unser Ziel war es, diese Kräfte für transformative Anwendungen zu nutzen, insbesondere in der Haltbarkeit von Materialien und „Obwohl.“ Dies ist nur ein Proof-of-Concept-Design. Wir glauben, dass unser Rotaxan-basierter Ansatz ein enormes Potenzial für weitreichende Anwendungen hat: Wir stehen kurz vor einigen wirklich bemerkenswerten Fortschritten im Gesundheitswesen und in der Technologie.
Traditionell stellt die kraftgesteuerte Freisetzung von Molekülen eine Herausforderung dar, wenn es darum geht, mehr als ein Molekül gleichzeitig freizusetzen. Dabei handelt es sich typischerweise um ein molekulares „Tauziehen“, bei dem zwei Polymere an beiden Seiten ziehen, um ein einzelnes Molekül freizusetzen.
Der neue Ansatz umfasst zwei Polymerketten, die an einer zentralen ringförmigen Struktur befestigt sind, die entlang einer tragenden Achse gleitet und als Reaktion auf die Krafteinwirkung effektiv mehrere Ladungsmoleküle freisetzt. Die Wissenschaftler demonstrierten die Freisetzung von bis zu fünf Molekülen gleichzeitig mit der Möglichkeit der Freisetzung weiterer Moleküle und überwanden so bisherige Einschränkungen.
Dieser Durchbruch ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die Fähigkeit nachweisen konnten, mehr als eine Komponente freizusetzen, was es zu einem der bisher effizientesten Abgabesysteme macht.
Die Forscher zeigen auch die Vielseitigkeit des Modells durch die Verwendung verschiedener Arten von Molekülen, darunter pharmakologische Verbindungen, Fluoreszenzmarkierungen, Katalysatoren und Monomere, und offenbaren das Potenzial für eine Vielzahl zukünftiger Anwendungen.
Mit Blick auf die Zukunft wollen die Forscher sich eingehender mit Selbstheilungsanwendungen befassen und untersuchen, ob zwei verschiedene Arten von Molekülen gleichzeitig freigesetzt werden können. Beispielsweise könnte die Integration von Monomeren und Katalysatoren eine Polymerisation an der Schadensstelle ermöglichen und so ein integriertes Selbstheilungssystem innerhalb der Materialien schaffen.
Sie werden auch versuchen, die Art der freisetzbaren Moleküle zu erweitern. Professor De Bo kommt zu dem Schluss: „Wir haben gerade erst an der Oberfläche dessen gekratzt, was diese Technologie leisten kann. Die Möglichkeiten sind grenzenlos und wir freuen uns darauf, sie weiter zu erforschen.“
