Molekylär självmontering är ett välkänt koncept inom supramolekylär kemi. Oordnade molekyler organiserar sig spontant i större strukturer genom supramolekylära interaktioner mellan de individuella enheterna. Det fungerar också med nanopartiklar, och forskare drar fördel av vissa funktionella grupper knutna till partiklarna för att styra partiklarnas organisation i en viss riktning, t.ex. som underlag för design av nya material.

"I vår studie, vi använde specifika självmonterande peptider för att tillåta nanopartiklar av kiseldioxid, som fortfarande är 100 nanometer i diameter, att bygga större strukturer som såg ut som vi ville att de skulle vara, säger motsvarande författare Freddy Kleitz från Institute of Inorganic Chemistry—Functional Materials.

Potentialen hos kortkedjiga peptider, speciellt så kallad difenylalanin, som drivkrafter för självmontering av molekyler till nya, större strukturer (rör, fibrer, membran, etc.) var redan känd. I den här studien, ett team runt Michael Reithofer från Institutet för oorganisk kemi utvecklade syntesmetoder som gjorde det möjligt för difenylalaninpeptider att binda till kolloidala nanopartiklar.

"Våra peptider har styrt självmonteringsprocessen:de täckte ytan på de små partiklarna och höll sedan ihop partiklarna, jämförbar med ett kardborrefäste, " säger motsvarande författare Michael Reithofer. Peptiderna är kapabla att självmontera på grund av sina egna funktionella grupper och molekylära struktur.

För att organisera partiklarna funktionaliserade med peptider, forskarna använde en unik strategi för avdunstningsinducerad självmontering (EISA); självmontering skedde under avdunstning av ett lösningsmedel i vilket peptiderna och partiklarna fanns. Forskarna kunde avsevärt påverka formen på slutprodukten genom valet av peptider och lösningsmedel.

Forskningen har bedrivits i nära samarbete med forskare från NMR-centrum vid Kemiska fakulteten. Med hjälp av NMR-spektroskopi, det var möjligt att få insikter i de underliggande mekanismerna för den självorganisering som triggades av peptiderna. "Vi är bara i början här, men vår metod öppnar en dörr för att designa ett stort antal olika material – även med hänsyn till ett brett spektrum av applikationer som läkemedelsleveranssystem eller nya nanokatalysatorer, " avslutar forskarna.

Forskningen publicerades i Angewandte Chemie .