Кристали ціанурата меламіну в поляризаційному світлі. Фото авторів статті, Університет ІТМО.
Вчені з МФТІ та Університету ІТМО з колегами вивчили процеси освіти і зростання кристалів з простих органічних молекул у великі асоціати. Ці експерименти допоможуть створити капсули для таргетної доставки ліків до конкретних тканин організму людини. І не тільки. Стаття за підсумками роботи опублікована в журналі Crystal Growth & Design.
Ціанурат меламіну - це сполука меламіну і ціанурової кислоти, асоціація молекул якого відбувається схожим з формуванням ДНК чином. Різні дослідження, пов'язані з ним, можуть бути корисними для створення методик по впровадженню лікарських препаратів в аналогічні йому по будові кристали. Це дозволить вченим ефективніше проводити досліди з таргетованої доставки ліків - технології, завдяки якій в майбутньому препарати зможуть потрапляти прямо в «мішені», тобто конкретні тканини і органи, а не розподілятися по всьому організму.
Однак досі залишається багато питань про механізм молекулярної організації на різних стадіях зростання кристалів.
"Наша спільна робота - про цікавий ефект: варіюючи співвідношення початкових компонентів, можна регулювати процес формування і зовнішній вигляд кристала ціанурата меламіну, - розповідає співавтор дослідження і куратор освітніх програм НОЦ Інфохімії Університету ІТМО Олександра Тимралієва, - ми розглядали процес утворення супермолекулярного комплексу ціанурату меламіну. Його освіта безпосередньо залежить від локальної концентрації компонентів. Виявилося, що саме контроль пропорцій дозволяє нам керувати зростанням кристалів і впроваджувати в них інші речовини ".
Основні розрахунки зробили вчені МФТІ.
"Одним з головних напрямків діяльності нашої лабораторії в МФТІ є суперкомп'ютерне атомістичне моделювання - підхід, що дозволяє чисельно описувати і передбачати поведінку кожного окремого атома в деякому, як правило, дуже невеликому обсязі речовини. З обчислювальної точки зору, такі методи вкрай ресурсоємки і вимагають використання високопродуктивних машин, здатних для вирішення одного завдання задіяти одночасно сотні, а часом і тисячі окремих процесорів,пояснює Микита Орєхов, заступник завідувача лабораторії суперкомп'ютерних методів у фізиці конденсованого стану МФТІ. озброївшись одним з таких суперкомп'ютерів, ми спробували з'ясувати, які саме види міжмолекулярних взаємодій відповідають за формування у водному розчині первинного нуклеусу ціанурату меламіну - тієї нанорозмірної групи молекул, з якої згодом і буде рости кристал. У наших майбутніх дослідженнях ці дані будуть корисні для більш детального розуміння процесів, що відбуваються при формуванні оболонок з ціанурата меламіну або близьких по будові супрамолекулярних комплексів навколо цікавлять нас біоорганічних молекул ".
Експериментальна частина проходила в лабораторіях НОЦ Інфохімії Університету ІТМО. Дослідники вивчали, як зміна концентрації одного з двох компонентів впливає на процес утворення ціанурата меламіну.
"Ми плануємо провести модельні випробування з багатьма органічними молекулами, наприклад, з антибіотиками типу тетрацикліну, - пояснює Олександра Тимралієва. - Всі супермолекулярні структури, особливо ціанурат меламіну, дуже схожі за своїм формуванням на те, як утворюється ДНК. Якщо вдасться розібратися з контролем освіти цих структур, то зможемо перейти в область хімії зародження життя. Перші кроки вже зроблені ".
