Publikacja w Chemical Communications (2025)

28 09 2025

Molekularne łańcuchy do transportu jonów

Zmniejszając łańcuchy do rozmiarów molekularnych otrzymujemy fascynującą klasę cząsteczek powiązanych mechanicznie – tzw. katenany. W zespole prof. Michała Chmielewskiego z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego udało się skonstruować katenan, który potrafi transportować aniony przez dwuwarstwy lipidowe. Związki o takiej funkcjonalności są szczególnie interesujące z uwagi na ich potencjalną aktywność biologiczną, zwłaszcza antynowotworową i przeciwbakteryjną.

Transport anionów przez błony komórkowe jest trudnym zadaniem, ponieważ cząstki obdarzone ładunkiem nięchętnie wnikają do lipofilowego wnętrza dwuwarstwy lipidowej. W organizmach żywych zadanie to realizują wyspecjalizowane białka, które dbają o utrzymanie odpowiednich stężeń jonów po obu stronach membrany.

Naukowcy od lat próbują odtworzyć tę funkcję, projektując syntetyczne receptory molekularne. Cząsteczki takie potrafią selektywnie wiązać określone jony i ułatwiać ich transport przez błony lipidowe, dzięki czemu często wykazują interesującą aktywność biologiczną i potencjał terapeutyczny.

Zespół badaczy z Laboratorium Chemii Supramolekularnej, pracujących pod kierunkiem prof. Michała Chmielewskiego, skonstruował transporter anionów o wyjątkowej topologii. Związek ten składa się z dwóch identycznych pierścieni makrocyklicznych, powiązanych mechanicznie niczym ogniwa łańcucha. Każdy z pierścieni zawiera wnękę o silnym powinowactwie do anionów i jest ułożony niemal prostopadle do drugiego. Dzięki temu, na styku ogniw łańcucha powstaje trójwymiarowe miejsce wiążące, w którym anion jest dobrze ekranowany od otoczenia, co umożliwia jego transport przez barierę lipofilową. Dodatkowo, mechaniczne powiązanie obu makrocykli pozostawia im dużą swobodę ruchu, co przyspiesza zarówno wiązanie, jak i uwalnianie anionów.

Badacze mają nadzieję, że w przyszłości katenany pozwolą na transportowanie wyjątkowo hydrofilowych, trudnych do przeniesienia anionów, takich jak aniony fosforanowe.

Badania te zostały sfinansowane z grantu NCN OPUS pt. „Selektywny transport anionów o znaczeniu biologicznym przez dwuwarstwy lipidowe” (OPUS 2018/31/B/ST5/02085).

Szczegóły publikacji:
K. M. Bąk, O. Kisiel, D. Mondal, M. M. Zimnicka, M. J. Chmielewski „Anion transport across lipid bilayers by a hydrogen bonding homo[2]catenane” Chem. Commun., 2025, 61, 13900-13903, DOI: 10.1039/D5CC02888D

Link do strony zespołu: www.mchmielewski.pl