Tým z Ústavu chemie přepsal pravidla molekulárního spínání
17. prosince 2024Výzkumná skupina supramolekulární chemie pod vedením docenta Roberta Víchy dosáhla významného objevu v oblasti základního výzkumu. Klíčovou osobností, která stála u zrodu této inovace, je doktorandka Aneta Závodná. Na projektu však spolupracoval celý tým, včetně doktoranda Václava Kolaříka, který během své stáže na univerzitě ve finské Jyväskylä provedl krystalografickou analýzu připravených struktur.
Co je na jejich práci přelomové? „Podařilo se nám pomocí molekulárního signálu přepnout kineticky stabilní rotaxanovou strukturu na dynamickou a uvolnit makrocyklickou složku původního rotaxanu,“ vysvětluje docent Vícha. Rotaxany, často přirovnávané k náhrdelníku, který obepíná krk bez jakékoliv přímé spojky, jsou známé pro své mechanicky uzamčené struktury. Problémem však vždy bylo, jak jednotlivé komponenty oddělit bez jejich poškození.
„Klíčovým momentem našeho objevu je využití překvapivě silných odpudivých interakcí mezi podobnými makrocykly,“ pokračuje vedoucí týmu. Tyto interakce se ukázaly být natolik silné, že umožnily překonat energetickou bariéru mechanické vazby. Vazba signálního makrocyklu na adamantanové regulační místo pak sehrála rozhodující roli v celém procesu. „Chemií vícevazebných hostujících molekul odvozených od adamantanu se v naší skupině dlouhodobě zabýváme. Pokračujeme tak v odkazu objevitele tohoto zajímavého uhlovodíku, profesora Stanislava Landy, který ostatně v letech 1933–1945 vedl chemický výzkum ve firmě Baťa.“ poukazuje docent Vícha na historický kontext.
Objev, publikovaný v prestižním časopise Chemical Science Královské chemické společnosti, otevírá nové možnosti v designu molekulárních zařízení. „Molekulární součástky založené na tomto principu mají obrovský potenciál – například pro spínání katalyzátorů nebo nosičů léčiv,“ vysvětluje docent Vícha.
Tým však neusíná na vavřínech. „Na tento objev už navazují další projekty,“ dodává. Výzkumníci se nyní snaží inkorporovat objevený spínač do větších molekul nebo jej využít pro řízení rovnovážných koncentrací v multikomponentních systémech. „Dotýkáme se tak obdobných funkcí a mechanismů, jaké vykazují biologické systémy. Máme před sebou fascinující výzvy,“ uzavírá docent Vícha.
Tento objev, jehož význam sahá od základního výzkumu až po možné aplikace v průmyslu a medicíně, dokazuje, že i na půdě českých univerzit vznikají světově uznávané inovace.