Des scientifiques du MIPT et de l'Université ITMO et leurs collègues ont étudié la formation et la croissance de cristaux à partir de simples molécules organiques en grandes associations. Ces expériences aideront à créer des capsules pour une administration ciblée de médicaments à des tissus spécifiques du corps humain. L'article scientifique a été publié dans la revue Croissance et conception du cristal .

Le cyanurate de mélamine se compose de cristaux de mélamine incolores et d'acide cyanurique, dont les molécules s'associent de manière similaire à la formation d'ADN. Les études qui lui sont associées pourraient être utiles pour développer des techniques d'introduction de médicaments dans des cristaux de structure similaire. Cela permettra aux scientifiques de mener des expériences sur l'administration ciblée de médicaments, une technologie qui à l'avenir permettra aux médicaments d'aller directement aux cibles, c'est à dire., tissus d'organes spécifiques, plutôt que d'être distribué dans tout le corps.

Cependant, il y a encore beaucoup de questions sur le mécanisme d'organisation moléculaire à différents stades de la croissance cristalline.

"Notre travail commun porte sur un effet intéressant :En faisant varier les ratios des composants initiaux, il est possible de réguler le processus de formation et l'aspect du cristal de cyanurate de mélamine, " dit Aleksandra Timralieva, co-auteur de l'étude et conservateur des programmes pédagogiques du Centre Scientifique d'Infochimie de l'Université ITMO, "Nous avons examiné la formation d'un complexe supramoléculaire de cyanurate de mélamine. Sa formation dépend directement de la concentration locale des composants. Il s'est avéré que c'est le contrôle des proportions qui nous permet de contrôler la croissance des cristaux et d'introduire d'autres substances dans eux."

Les principaux calculs ont été effectués par les scientifiques du MIPT.

"L'une des principales activités de notre laboratoire au MIPT est la simulation de la dynamique moléculaire, une approche qui nous permet de décrire numériquement et de prédire le comportement de chaque atome individuel dans certains, généralement très petit, volume de matière. Du point de vue informatique, de telles méthodes sont extrêmement gourmandes en ressources et nécessitent des machines performantes pouvant utiliser simultanément des centaines voire des milliers de processeurs individuels pour résoudre un seul problème, " explique Nikita Orekhov, directeur adjoint du Laboratoire de méthodes de calcul intensif en physique de la matière condensée au MIPT. "Dans ce travail, armé d'un de ces supercalculateurs, nous avons cherché à savoir quels types d'interactions intermoléculaires sont responsables de la formation du noyau primaire de cyanurate de mélamine en solution aqueuse, le groupe de molécules à l'échelle nanométrique à partir duquel le cristal se développera plus tard. Dans nos futures études, ces données seront utiles pour une compréhension plus détaillée des processus qui se produisent lors de la formation de coquilles de cyanurate de mélamine ou de complexes supramoléculaires étroitement liés autour des molécules bioorganiques d'intérêt. »

La partie expérimentale s'est déroulée dans les laboratoires du Centre Scientifique d'Infochimie de l'Université ITMO. Les chercheurs ont étudié comment un changement de concentration de l'un des deux composants affecte la formation de cyanurate de mélamine.

« Nous prévoyons de réaliser des tests sur modèles avec de nombreuses molécules organiques, par exemple avec des antibiotiques comme la tétracycline, " explique Alexandra Timralieva. " Plusieurs structures supramoléculaires, en particulier le cyanurate de mélamine, sont très similaires dans leur formation à la façon dont l'ADN est formé. Si l'on peut comprendre le contrôle de la formation de ces structures, alors nous pouvons entrer dans le domaine de la chimie de l'origine de la vie. Les premiers pas ont déjà été faits."