בוכנות כגון אלו תוכלנה לשמש, לדוגמא, להכנת שרירים מלאכותיים או פולימרים בעלי חוזק בר-שליטה
חוקרים מהמכון הלאומי הצרפתי למחקר מדעי (CNRS) ומאוניברסיטת בורדו, ובשיתוף פעולה עם מדענים סיניים, פיתחו את הבוכנה המולקולארית הראשונה אי-פעם המסוגלת להתארגן באופן עצמאי. המחקר שלהם מהווה התקדמות טכנולוגית משמעותית בתכנון של מנועים מולקולאריים. בוכנות כגון אלו תוכלנה לשמש, לדוגמא, להכנת שרירים מלאכותיים או פולימרים בעלי חוזק בר-שליטה.
ממצאי המחקר פורסמו בכת-העת המדעי Science.
אורגניזמים חיים עושים שימוש נרחב ב”מנועים” מולקולאריים במילוי חלק מהפונקציות החיוניות שלהם, כגון אגירת אנרגיה, העברת תאים ואפילו תנועה, כמו במקרה של חיידקים. מאחר והמערכות המולקולאריות מהסוג הזה מורכבות במיוחד, מדענים מנסים ליצור בעצמם את הגרסאות הפשוטות יותר שלהן. בדומה לבוכנה אמיתית, היא מורכבת ממוט שעל-גביו מחליקים חלקים נעים, למעט העובדה כי גודלם של חלקים אלו הוא מספר ננומטרים בלבד.
המוט מורכב ממולקולה צרה, בעוד שהחלקים הנעים הם מולקולות בעלות מבנה סלילי (שניהן נגזרות של תרכובות אורגניות שסונתזו במיוחד למטרה זו). כיצד מולקולה סלילית מסוגלת להחליק ע”ג המוט? החומציות של התווך שבו מצויה הבוכנה המולקולארית קובעת את כיוון ההתקדמות של הסליל לאורך המוט: באמצעות הגברת החומציות, הסליל נע לכיוון קצה אחד של המוט; באמצעות הפחתת החומציות, התנועה היא לכיוון הקצה המנוגד.
ההתקן החדשני הוא בעל יתרון מכריע לעומת בוכנות מולקולאריות קיימות: יכולת התארגנות עצמאית. בגרסאות קודמות, שבהן קיימת טבעת המחליקה ע”ג מוט, החלק הנע מוכנס לתוככי המוט באופן מכאני תוך קושי רב. בניגוד לכך, הבוכנה החדשה נבנית מעצמה; החוקרים תכננו את המולקולה הסלילית במיוחד כך שהיא נבנית באופן ספונטני מסביב למוט, תוך שמירת גמישות מספקת לתנועה הצדית.
באמצעות ייצור מסחרי של בוכנות מולקולאריות כגון אלו, יכולת זו של התארגנות עצמאית תוכל לקדם את האצת ההתפתחות של יישומים רבים במגוון תחומים: ביופיזיקה, אלקטרוניקה, כימיה וכדומה. ע”י שילוב מספר בוכנות יחדיו בטור, יהיה אפשר, לדוגמא, ליצור גירסה פשוטה של שריר מלאכותי המסוגל להתכווץ לפי דרישה. משטח המכיל בוכנות מולקולאריות כגון אלו יוכל להפוך למוליך חשמלי או למבודד. בנוסף, גירסה נרחבת של המוט שעל גביו מסוגלים לנוע סלילים תספק פולימר בעל נוקשות מכאנית ברת-כוונון. מכאן אפשר לראות שהאפשרויות עבור בוכנה מולקולארית חדשנית זו הן כמעט אינסופיות.
תגובה אחת
אני לא מבין למה מנסים לשחזר מתקנים שעובדים במכניקה קלאסית לתוך מודלים מולקולרים… החוקים בגדלים האלו שונים ולכן המכניקה חייבת להשתנות בהתאם תוך ניצול הפיזיקה הרלוונטית לגדלים אלו (קוונטית וכו’)…ייתכן שזה יעבוד, אבל זה לא נשמע לי יעיל.