Учёные добились новой точности в создании супрамолекулярных материалов

Учёные Северо-Западного университета разработали длинные молекулярные нити с точным расположением элементов — супрамолекулярные полимеры, которые заметно усиливают активность клеток мозга.

Исследователи под руководством Сэмюэля Стаппа из Северо-Западного университета (Northwestern University) создали необычайно длинные супрамолекулярные полимеры — молекулярные нити, превосходящие по размеру диаметр клетки. По молекулярным меркам они гигантские: примерно в 100 раз массивнее крупных обычных полимеров и самых больших белков в биологии. При этом учёные научились точно задавать их длину и формировать сегменты с разными химическими свойствами и противоположными электрическими зарядами.

Ключевое достижение команды — открытие процесса «самокаппинга» (самозапирания) при полимеризации: когда строительные блоки заканчиваются, гибкие концы нитей сворачиваются и блокируют дальнейшее сращивание. Благодаря этому структуры месяцами сохраняют заданную длину и сегментацию. Это позволило получить крупнейшие из точно контролируемых супрамолекулярных полимеров — их масса достигает миллиардов дальтонов.

В экспериментах на культурах нейронов выяснилось, что особая конфигурация зарядов на нитях — небольшой положительно заряженный участок между двумя отрицательно заряженными сегментами — усиливает рост и организацию нейронов. Через 7 дней активность обработанных нейронов оказалась в 4 раза выше, чем у контрольных, а через 14 дней они образовали больше синапсов. Незрелые нервные клетки при этом организовывались в трёхмерные кластеры, напоминающие структуры белого и серого вещества мозга.

Открытие открывает путь к созданию биоматериалов для регенеративной медицины без добавления специальных биологических сигналов: электростатические взаимодействия сами стимулируют рост и связь нейронов. В перспективе метод позволит конструировать длинные молекулярные структуры с множеством сегментов разных свойств для широкого спектра применений. Исследование опубликовано в журнале Science.

Источник: Northwestern University