Molekyler är några av livets mest grundläggande byggstenar. När de arbetar tillsammans på rätt sätt, de blir molekylära maskiner som kan lösa de mest fantastiska uppgifter. De är viktiga för alla organismer genom att till exempel, upprätthålla ett brett utbud av cellulära funktioner och mekanismer.

Tänk om du kunde skapa och kontrollera en konstgjord molekylär maskin? Och få den att utföra uppgifter som tjänar oss människor?

Många forskare letar efter sätt att skapa och kontrollera sådana molekylära maskiner, och forskning pågår i labb över hela världen.

Vid Syddansk Universitet, Ph.D. Rikke Kristensen och kollegor från professor Jan O. Jeppesens forskargrupp vid Fysiska institutionen, Kemi, och Pharmacy har publicerat en vetenskaplig studie om molekylära maskiner som har väckt uppmärksamhet.

Studien publiceras i tidskriften Kemi—A European Journal och har publicerats både som en så kallad Hot Paper och som omslagsfilm.

Innan ett forskningsresultat kan publiceras i en vetenskaplig tidskrift, det måste utvärderas av ett antal vetenskapliga kollegor, och i detta fall har granskarna ansett studien vara av stor betydelse.

Det som väcker uppmärksamhet är att forskarna har lyckats få kontroll över de molekylära maskinerna, vilket i framtiden kan göra det möjligt för dem att utföra kontrollerade rörelser.

"I princip, det betyder att du kan skicka iväg maskinen till den plats där du vill att den ska utföra sin funktion, säger Rikke Kristensen.

Ett exempel kan vara att packa en molekylär maskin i en tablett med medicin och använda den för att kontrollera när läkemedlet frisätts.

Medicinens utmaning idag är att de aktiva komponenterna måste vara väl skyddade samtidigt som de transporteras genom kroppen, så att de inte degraderas eller släpps innan de når sin destination i kroppen – men de behöver också släppas när de når sin destination.

"Om en molekylär maskin är inbyggd i tabletten, det kan hjälpa när de aktiva komponenterna i surfplattan når sin destination; då kan den molekylära maskinen hjälpa till att öppna tabletten och låta de aktiva komponenterna frigöras så att de kan göra sitt jobb där det behövs, säger Rikke Kristensen.

Optimal leverans av aktiva komponenter till destinationer i kroppen är en stor utmaning för alla som utvecklar nya läkemedel, och det är särskilt svårt att leverera aktiva komponenter till hjärnan. Den så kallade blod/hjärnbarriären är en av de mest ogenomträngliga barriärerna i den mänskliga organismen.

Ett annat exempel är att inkludera molekylära maskiner i beläggningsprodukter som tillsätts ytor:Aktivering av molekylmaskinernas rörelser kommer att förändra ytans egenskaper och därigenom ta bort smutsen från ytan.

Och så finns det de små datorerna:Molekylära maskiner har potential att ge oss organiska datorer som är hundra gånger mindre än de datorer vi känner idag.

"Framtida tillämpningar är fascinerande, men det är viktigt att komma ihåg att för nu, detta är grundläggande och inte tillämpad vetenskap, " säger professor och huvudforskare Jan O. Jeppesen.

"Just nu, vi närmar oss detta område med nyfikenhet och en önskan att förstå vad som händer, när vi börjar manipulera med naturens minsta byggstenar. Var det hela slutar och vilken användning våra ättlingar kan ha för detta i framtiden, vi kan inte förutse, " säger Jan O. Jeppesen.

Han fortsätter, "När elektricitet uppfanns, ingen kunde förutsäga hur det skulle påverka världen. På ett sätt, det är samma sak här; vi står inför något nytt som vi kanske inte helt förstår idag. Kanske kommer folk att skratta åt våra idéer om 50 år. Kanske kommer idéerna att överträffas. Jag kan inte berätta för dig."

Kortfattat, forskarnas genombrott är att de har lyckats styra molekylmaskinerna så att de kan styras att bara röra sig i en riktning.

"Det är ett stort steg framåt. Hittills vi har kunnat flytta en molekylär maskin – men bara mellan två punkter. Nu, i princip, vi kan skicka iväg maskinen i önskad riktning så länge vi vill, " förklarar Rikke Kristensen, som fortsätter, "Det är som att ha ett bilhjul som bara kan rotera fram och tillbaka ett halvt varv (mellan två punkter). Det ger inte bilen fart. Om du vill att bilen ska gå framåt, hjulen måste rotera i en viss riktning så länge du vill att de ska göra det. Liknande, det är viktigt att en molekylär maskin kan röra sig i samma riktning under den önskade tidsperioden."