En bit rep eller ett snöre kan knytas i olika knutar som kan användas i många olika sammanhang, till exempel för att knyta skor eller för att klättra i berg, fiska eller segla. På samma sätt finns det olika slags molekylära knutar, med olika användningsområden, i till exempel proteiner och DNA och även i princip i alla plastmaterial, där knutar bildas slumpmässigt i långa kedjor. Fram till nyligen har det dock saknats metoder för hur man kan skapa och binda ihop olika slags knutar i syntetiska kedjor.
– I vår studie har vi lyckats knyta en mer komplicerad knut än tidigare med hjälp av nyskapande syntetiska metoder, säger Joakim Halldin Stenlid, postdoktor vid Fysikum, som är medförfattare till artikeln ”Tying different knots in a molecular strand” som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature.
Studien har gjorts i samarbete med forskare vid University of Manchester och East China Normal University.
– Min insats har varit att modellera knutarna, medan forskargruppen i Manchester har stått för syntetiserandet i labbet, säger Joakim Halldin Stenlid.
Kan förbättra strukturen i syntetiska material
Förmågan att knyta ihop kedjor av knutar kan ge möjlighet att utforska och förbättra strukturen och egenskaperna hos olika syntetiska material, till exempel för att justera formen på molekylen för att den ska binda andra ämnen bättre eller för att den ska kunna utföra mekaniska funktioner på samma sätt som knutar i vår vanliga värld.
– Dessutom öppnar vi nya teknologiska dörrar genom att selektivt knyta olika knutar från samma molekylära tråd – något som inte ens naturen bemästrar. Studien för oss flera steg närmare att förstå och imitera naturen, vilket i förlängningen ger inblick i frågor centrala för att förstå livets uppkomst, säger Joakim Halldin Stenlid.
Varför är det viktigt att kunna knyta molekyler syntetiskt?
– Förutom att det hjälper oss att bättre förstå oss på naturen och molekylärbiologin i våra egna kroppar, ger detta oss nya verktyg att ta fram material och molekyler där egenskaperna kan skräddarsys genom att knyta dem i olika former.
– Förhoppningen är att detta en dag kan leda till nya sätt att kontrollera material genom att knyta eller väva dem på olika sätt, på samma sätt som ett helt tygstycke har helt andra egenskaper än en enskild tråd. Vi tror också att förmågan att knyta ihop molekyler på olika sätt kan vara effektivt för att skapa smarta sensorer eller katalysatorer.
Nästa steg blir att försöka knyta ännu mer komplicerade knutar.
– Vi har redan en ny studie på gång.
Mer information
Artikeln ”Tying different knots in a molecular strand” är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature.
Animering gjord av forskargruppen vid University of Manchester.