의학 및 재료 공학에 혁명을 일으킬 수 있는 새로운 돌파구로, 과학자들은 힘을 사용하여 여러 개의 작은 분자의 방출을 제어하는 최초의 분자 장치를 개발했습니다.
맨체스터 대학(University of Manchester)의 연구원들은 자연력을 이용하여 분자의 표적 방출을 유발하는 힘 조절 방출 시스템(force-controlled release system)을 설명하며, 이는 의학적 치료와 스마트 재료를 크게 발전시킬 수 있습니다.
오늘 네이처지에 발표된 이 발견은 로탁산으로 알려진 일종의 연동 분자를 사용한 새로운 기술을 사용한 것입니다.
이 성분은 부상을 입거나 손상된 부위에서 관찰되는 것과 같은 기계적 힘의 영향을 받아 의약품이나 치유제와 같은 기능성 분자의 방출을 유발하여 도움이 필요한 부위를 정확하게 목표로 합니다.
예를 들어, 종양이 있는 부위.
또한 손상되었을 때 제자리에서 스스로 수리할 수 있는 자가 치유 재료에 대한 가능성을 가지고 있어 이러한 재료의 수명을 연장합니다.
예를 들어, 전화기 화면의 긁힘.
맨체스터 대학의 유기 화학 교수인 기욤 드 보(Guillaume De Bo)는 다음과 같이 말했습니다: “힘은 자연 어디에나 있으며 다양한 과정에서 중추적인 역할을 합니다. 우리의 목표는 특히 재료 내구성과 약물 전달에서 이러한 힘을 혁신적인 응용을 위해 활용하는 것이었습니다.
“비록 이것은 개념 증명 설계에 불과하지만, 우리는 우리의 로탁산 기반 접근 방식이 광범위한 응용 분야에서 엄청난 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다. 우리는 의료 및 기술 분야에서 진정으로 놀라운 발전을 눈앞에 두고 있습니다.”
전통적으로, 힘을 가진 분자의 조절된 방출은 한 번에 하나 이상의 분자를 방출하는 데 어려움을 나타내었고, 일반적으로 두 폴리머가 하나의 분자를 방출하기 위해 양쪽을 끌어당기는 분자 “터그 오브 워” 게임을 통해 작동합니다.
새로운 접근 방식은 화물을 지지하는 차축을 따라 미끄러지는 중앙 링과 같은 구조에 부착된 두 개의 폴리머 체인을 포함하며, 힘을 가하면 효과적으로 여러 개의 화물 분자가 방출됩니다.
과학자들은 이전의 한계를 극복하고 더 많이 방출할 수 있는 가능성과 동시에 최대 5개의 분자가 방출되는 것을 보여주었습니다.
이 돌파구는 과학자들이 하나 이상의 부품을 방출하는 능력을 처음으로 입증한 것으로, 지금까지 가장 효율적인 방출 시스템 중 하나입니다.
연구원들은 또한 약물 화합물, 형광 표지자, 촉매 및 단량체를 포함한 다양한 유형의 분자를 사용하여 모델의 다양성을 보여줌으로써 향후 다양한 응용 가능성을 보여줍니다.
미래를 내다보면서, 연구원들은 두 종류의 다른 분자들이 동시에 방출될 수 있는지를 탐구하면서, 자가 치유 응용에 대해 더 깊이 탐구하는 것을 목표로 하고 있습니다.
예를 들어, 단량체와 촉매의 통합은 손상 부위에서 중합을 가능하게 하여 재료 내에 통합된 자가 치유 시스템을 만들 수 있습니다.
그들은 또한 방출될 수 있는 분자의 종류를 확장하려고 할 것입니다.
De Bo 교수는 이렇게 말했습니다: “우리는 이 기술이 성취할 수 있는 것의 표면을 거의 긁지 않았습니다. 가능성은 무한하며, 우리는 더 탐구하게 되어 기쁩니다.”