Uno scienziato del Dartmouth College e i suoi collaboratori hanno creato una proteina artificiale che organizza nuovi materiali su scala nanometrica.

"Questo è uno studio di prova di principio che dimostra che le proteine ​​possono essere utilizzate come veicoli efficaci per organizzare i nanomateriali in base alla progettazione, ", afferma l'autore senior Gevorg Grigoryan, un assistente professore di informatica a Dartmouth. "Se impariamo a farlo più in generale - l'autoassemblaggio programmabile di blocchi molecolari organizzati con precisione - questo porterà a una gamma di nuovi materiali verso una miriade di applicazioni, dalla medicina all'energia”.

Lo studio appare sulla rivista in Comunicazioni sulla natura .

Secondo la National Nanotechnology Initiative degli Stati Uniti, scienziati e ingegneri stanno trovando un'ampia varietà di modi per realizzare deliberatamente materiali su scala nanometrica - o a livello atomico e molecolare - per sfruttare le loro proprietà migliorate come una maggiore resistenza, peso più leggero, un maggiore controllo dello spettro luminoso e una maggiore reattività chimica rispetto ai loro omologhi su larga scala.

Le proteine ​​sono molecole "intelligenti", codificato dai nostri geni, che organizzano e orchestrano essenzialmente tutti i processi molecolari nelle nostre cellule. L'obiettivo del nuovo studio era creare una proteina artificiale che si auto-organizzasse in un nuovo materiale:un reticolo atomicamente periodico di molecole di fullerene buckminster. Buckminster fullerene (in breve buckyball) è una molecola simile a una sfera composta da 60 atomi di carbonio a forma di pallone da calcio. I Buckyball hanno una serie di proprietà insolite, che hanno entusiasmato gli scienziati per diversi decenni a causa delle loro potenziali applicazioni. I buckyball sono attualmente utilizzati in nanotecnologia a causa della loro elevata resistenza al calore e della superconduttività elettrica, ma la molecola è difficile da organizzare nei modi desiderati, che ne ostacola l'uso nello sviluppo di nuovi materiali.

Nella loro nuova ricerca, Grigoryan e i suoi colleghi mostrano che la loro proteina artificiale interagisce con il buckyball e in effetti lo organizza in un reticolo. Ulteriore, hanno determinato la struttura tridimensionale di questo reticolo, che rappresenta la prima visione atomistica di un complesso proteina/buckyball.

"Imparare a progettare l'autoassemblaggio consentirebbe l'organizzazione precisa delle molecole in base alla progettazione per creare materia con proprietà su misura, " dice Grigoryan. "In questa ricerca, dimostriamo che le proteine ​​possono dirigere l'autoassemblaggio di buckminsterfullerene in sovrastrutture ordinate. Ulteriore, eccitante, abbiamo osservato che questo reticolo proteina/buckyball conduce elettricità, qualcosa che il reticolo di sole proteine ​​non fa. Così, stiamo cominciando a vedere comportamenti materiali emergenti che possono derivare dalla combinazione delle affascinanti proprietà del buckyball e delle capacità delle proteine ​​di organizzare la materia su scala atomica. Presi insieme, i nostri risultati suggeriscono un nuovo mezzo per organizzare le molecole di fullerene in una ricca varietà di reticoli per generare nuove proprietà in base alla progettazione".