Scienziati del MIPT e dell'Università ITMO ei loro colleghi hanno studiato la formazione e la crescita di cristalli da semplici molecole organiche in grandi associazioni. Questi esperimenti aiuteranno a creare capsule per la somministrazione mirata di farmaci a tessuti specifici del corpo umano. Il documento scientifico è stato pubblicato sulla rivista Crescita e design dei cristalli .

Il cianurato di melamina è costituito da cristalli di melamina incolori e acido cianurico, le cui molecole si associano in modo simile alla formazione del DNA. Gli studi ad esso associati potrebbero essere utili nello sviluppo di tecniche per l'introduzione di farmaci in cristalli con una struttura simile. Ciò consentirà agli scienziati di condurre esperimenti sulla somministrazione mirata di farmaci, una tecnologia che in futuro permetterà ai farmaci di arrivare direttamente ai bersagli, cioè., tessuti organici specifici, piuttosto che essere distribuito in tutto il corpo.

Però, ci sono ancora molte domande sul meccanismo di organizzazione molecolare nelle diverse fasi della crescita dei cristalli.

"Il nostro lavoro congiunto riguarda un effetto interessante:variando i rapporti dei componenti iniziali, è possibile regolare il processo di formazione e l'aspetto del cristallo di cianurato melaminico, "dice Aleksandra Timralieva, co-autore dello studio e curatore di programmi didattici presso il Centro Scientifico di Infochimica dell'Università ITMO, "Abbiamo esaminato la formazione di un complesso supramolecolare di melamina cianurato. La sua formazione dipende direttamente dalla concentrazione locale dei componenti. Si è scoperto che è il controllo delle proporzioni che ci consente di controllare la crescita dei cristalli e introdurre altre sostanze in loro."

I calcoli principali sono stati effettuati dagli scienziati del MIPT.

"Una delle principali attività del nostro laboratorio al MIPT è la simulazione di dinamica molecolare, un approccio che ci permette di descrivere numericamente e prevedere il comportamento di ogni singolo atomo in alcuni, di solito molto piccolo, volume della materia. Dal punto di vista computazionale, tali metodi sono estremamente dispendiosi in termini di risorse e richiedono macchine ad alte prestazioni che possono utilizzare contemporaneamente centinaia e talvolta migliaia di singoli processori per risolvere un singolo problema, " spiega Nikita Orekhov, vice capo del Laboratorio di Metodi di Supercalcolo in Fisica della Materia Condensata al MIPT. "In questo lavoro, armato di uno di questi supercomputer, abbiamo cercato di scoprire quali tipi di interazioni intermolecolari sono responsabili della formazione del nucleo cianurato melaminico primario in soluzione acquosa, il gruppo di molecole su scala nanometrica da cui successivamente crescerà il cristallo. Nei nostri studi futuri, questi dati saranno utili per una comprensione più dettagliata dei processi che si verificano durante la formazione di gusci di melamina cianurato o complessi supramolecolari strettamente correlati attorno alle molecole bioorganiche di interesse".

La parte sperimentale si è svolta nei laboratori del Centro Scientifico di Infochimica dell'Università ITMO. I ricercatori hanno studiato come un cambiamento di concentrazione di uno dei due componenti influenzi la formazione del cianurato di melamina.

"Abbiamo in programma di condurre test modello con molte molecole organiche, per esempio con antibiotici come la tetraciclina, " spiega Alexandra Timralieva. "Diverse strutture supramolecolari, soprattutto melamina cianurato, sono molto simili nella loro formazione al modo in cui si forma il DNA. Se riusciamo a comprendere il controllo della formazione di queste strutture, allora possiamo entrare nel regno della chimica dell'origine della vita. I primi passi sono già stati fatti".