مولکول هایی که توسط نور القا می شوند تا گروه های حجیم را در اطراف پیوندهای مرکزی بچرخانند، می توانند به سیستم های فعال زیستی ،فعال شده با عکس،سوئیچ های مولکولی و غیره تبدیل شوند.
محققان دانشگاه هوکایدو به سرپرستی استادیار آکیرا کاتسویاما و پروفسور ساتوشی ایچیکاوا در دانشکده علوم داروسازی، با ساخت دسته جدیدی از مولکول‌ها که می‌توانند تحت تأثیر برهمکنش با نور چرخش داخلی ایجاد کنند، مجموعه ابزار شیمی مصنوعی را گسترش دادند. این دانشمندان معتقدند اینگونه فرآیندهای مشابه در برخی از سیستم های بیولوژیکی طبیعی مهم هستند. نسخه های مصنوعی ممکن است برای انجام عملکردهای سوئیچینگ فتوشیمیایی در محاسبات مولکولی و فناوری های سنجش، یا در مولکول های فعال زیستی از جمله داروها مورد استفاده قرار گیرند.
کاتسویاما می گوید: «دستیابی به سیستمی مانند سیستم ما یک چالش مهم در فتوشیمی بوده است. “این کار مشارکت مهمی در زمینه نو ظهور دستکاری مولکولی است.”
دید گاه هایی در مورد احتمالات نور برای تغییر قابل توجه ترکیبات مولکولی از بررسی برخی پروتئین های طبیعی به دست آمده است نشان می دهد مولکول های رودوپسین که در شبکیه چشم است نقش مهمی را در تبدیل نور به سیگنال های الکتریکی ایفا می کند که حس بینایی ما را در مغز ایجاد می کند. جزئیات در مورد اینکه چگونه جذب انرژی نوری می تواند باعث ایجاد بازآرایی چرخشی بخشی از مولکول رودوپسین شود که برای انجام عملکرد بیولوژیکی آن لازم است،
کاتسویاما توضیح می دهد: تقلید از این سیستم های مصنوعی ممکن است کلید های مختلفی از سطح مولکولی با کاربردهای بالقوه متنوع ایجاد کند.
یک نوآوری کلیدی توسط تیم هوکایدو دستیابی به چرخش گروه‌های مولکولی ناشی از عکس ( یعنی نور محور) حول یک سری پیوندهای شیمیایی بود که یک اتم نیتروژن را با سایر اتم‌های کربن پیوند خورده ترکیب می‌کنند.
خواص چرخشی با افزودن اجزای مولکولی که حاوی یک اتم از گروه عناصر «کالکوژن» در جدول تناوبی، به ویژه گوگرد یا سلنیوم، به یک مولکول آلی ساده: یک ترکیب آمید، فعال شد. این یک سطح جدیدی از کنترل و تطبیق پذیری را برای سیستم های چرخشی ناشی از عکس مصنوعی به ارمغان آورد.
برخی از گروه های شیمیایی که در اطراف پیوندهای مرکزی می چرخند، بر اساس حلقه هایی از شش اتم کربن پیوند خورده، نسبتاً بزرگ بودند. این تغییرات مولکولی در مقیاس بزرگ را که ممکن است برای استفاده عملی در سیستم های سوئیچینگ مولکولی مورد نیاز باشد، تسهیل می کند.
این تیم علاوه بر نشان دادن تغییرات ناشی از فعالیت های نور محور محاسبات نظری را نیز انجام داد که بینشی در مورد مکانیسم‌های احتمالی پیش‌آرایی‌ها ارائه کرد. این تیم همچنین اثرات دما را بر تحولات بررسی کردند. ترکیبی از کار تئوری و تجربی باید به هدایت تحقیقات آینده به سمت کاوش و کنترل اصلاحات در سیستم هایی که قبلاً به دست آمده اند کمک کند.
ایچیکاوا نتیجه می گیرد: “اولویت تحقیقات بعدی ما بر پتانسیل روش های ما برای ساخت مولکول های زیست فعال جدید که توسط نور فعال می شوند متمرکز است. این مولکول ها می توانند در تحقیقات بیولوژیکی استفاده شوند یا احتمالاً به عنوان دارو توسعه داده شوند.”
استفاده از نور برای فعال کردن تغییرات ساختاری امکان کنترل مکان و زمان وقوع تغییرات را فراهم می کند. این می تواند برای کاربردهای دقیق هدفمند در سیستم های بیولوژیکی، از جمله احتمالات درمانی نهایی، حیاتی باشد.
Materials provided by Hokkaido University. Note: Content may be edited for style and length.
