Создан первый синтетический динамический спиральный полимер, вдохновлённый Шанхайской башней

Графическое представление динамики спирального полимера. Автор: Университет Гронингена / Nature Chemistry

Исследователи из Университета Гронингена в Нидерландах разработали полимер, который при низких температурах принимает конфигурацию спиральной пружины, а при нагревании снова разворачивается. Более того, молекула может распадаться на более мелкие молекулы при определённых условиях. Шанхайская башня со своей спиральной формой послужила вдохновением для проекта после визита пять лет назад. Описание полученного спирального полимера было недавно опубликовано в журнале Nature Chemistry.

Спиральные структуры широко распространены в биологических молекулах. Хорошо известным примером является двойная спираль ДНК; другим примером являются альфа-спиральные домены в белках. Были созданы различные искусственные спирали, некоторые из которых могут менять свою форму. Другие синтетические полимеры можно перерабатывать в их мономеры, но до сих пор не было разработано полимеров, которые могли бы одновременно менять форму и перерабатываться в свои химические строительные блоки.

Разложение в живых тканях

Ци Чжан, постдок в Университете Гронингена, и коллеги разработали и синтезировали такую молекулу на основе аминокислот и дисульфидов. При низких температурах молекула выглядит как спиральная пружина, которая разворачивается при нагревании.

«Эти спиральные полимеры могут подходить для биоматериалов, — объясняет Чжан. — Например, они могут взаимодействовать с клеточными мембранами или белками».

При определённых обстоятельствах молекула может саморазрушаться, отражая способ, каким белки фрагментируются на аминокислоты. В отличие от синтетических пластиков, строительные блоки этих молекул могут разлагаться в живых тканях. Однако такие применения ещё далеки, поскольку текущее поколение работает только в органических растворителях.

«Предстоит ещё многое изучить», — говорит Чжан.

Командой руководил органический химик из Университета Гронингена Бен Феринга, один из лауреатов Нобелевской премии по химии 2016 года. Чжан рассказывает, что первоначальный дизайн молекулы был набросан профессором Ферингой на салфетке в Шанхайской башне, которая только что вдохновила их обоих на обсуждение спиралей. С того момента потребовалось около пяти лет и сотрудничество шести институтов в трёх странах, чтобы превратить набросок в реальность.

«Мы все с удовольствием обменивались знаниями и опытом в этом проекте».

Больше информации: Qi Zhang et al, Dual dynamic helical poly(disulfide)s with conformational adaptivity and configurational recyclability, Nature Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01947-0

Источник: University of Groningen