.New light-powered catalysts could aid in manufacturing
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.New light-powered catalysts could aid in manufacturing
새로운 광 동력 촉매는 제조에 도움이 될 수 있습니다
Anne Trafton, Massachusetts Institute of Technology MIT 화학자들은 빛에 의한 반응을 연속 흐름 제조 공정에 더 쉽게 통합할 수 있는 새로운 유형의 광산화환원 촉매를 설계했습니다. 폴리머 촉매는 이 디지털 아트웍에서 상상한 것처럼 튜브를 코팅하고 튜브를 통해 흐를 때 반응물에 화학적 변형을 수행하는 데 사용할 수 있습니다. 크레딧: Richard Liu, MAY 27, 2022
-빛에 의해 유도되는 화학 반응은 의약품 및 기타 유용한 화합물을 제조하는 새로운 방법을 설계하는 화학자에게 강력한 도구를 제공합니다. 이 빛 에너지를 활용하려면 빛을 흡수하고 에너지를 화학 반응으로 전달할 수 있는 광산화환원 촉매가 필요합니다. MIT 화학자들은 이제 광에 의한 반응을 제조 공정 에 더 쉽게 통합할 수 있는 새로운 유형의 광산화환원 촉매 를 설계했습니다 . 기존의 대부분의 광산화환원 촉매와 달리 새로운 종류의 물질은 불용성이므로 계속해서 사용할 수 있습니다. 이러한 촉매는 튜브를 코팅하고 튜브를 통해 흐를 때 반응물에 화학적 변형을 수행하는 데 사용할 수 있습니다.
"촉매를 재활용할 수 있다는 것은 제조에서 광산화환원 촉매를 사용할 수 있다는 점에서 극복해야 할 가장 큰 과제 중 하나입니다. 우리는 고정된 촉매로 유동 화학을 수행할 수 있어 새로운 방법을 제공할 수 있기를 바랍니다. 새로운 연구의 공동 주저자이자 MIT 박사후 연구원인 Richard Liu가 말했습니다. 다양한 유형의 반응을 수행하도록 조정할 수 있는 새로운 촉매는 직물이나 입자를 포함한 다른 재료에도 통합될 수 있습니다 .
MIT의 John D. MacArthur 화학 교수인 Timothy Swager는 오늘 Nature Communications 에 게재된 이 논문의 수석 저자입니다 . MIT 연구 과학자인 Sheng Guo와 MIT 대학원생인 Shao-Xiong Lennon Luo도 이 논문의 저자입니다.
하이브리드 재료 광산화환원 촉매는 식물 세포의 엽록소가 태양으로부터 에너지를 흡수하여 당 분자를 만드는 데 사용하는 것과 유사하게 광자를 흡수한 다음 그 빛 에너지를 사용하여 화학 반응에 전력을 공급함으로써 작동합니다. 화학자들은 균질 및 불균일 촉매로 알려진 두 가지 주요 부류의 광산화환원 촉매를 개발했습니다. 균질 촉매는 일반적으로 유기 염료 또는 광 흡수 금속 착물로 구성됩니다. 이러한 촉매는 특정 반응을 수행하도록 조정하기 쉽지만, 반응이 일어나는 용액에 용해된다는 단점이 있습니다. 즉, 쉽게 제거하고 다시 사용할 수 없습니다. 반면에 불균일 촉매는 시트 또는 3D 구조를 형성하는 고체 광물 또는 결정 물질입니다. 이러한 물질은 용해되지 않으므로 여러 번 사용할 수 있습니다.
그러나 이러한 촉매는 원하는 반응을 달성하기 위해 조정하기가 더 어렵습니다. 이러한 두 가지 유형의 촉매의 이점을 결합하기 위해 연구원들은 균일한 촉매를 구성하는 염료를 고체 중합체 에 내장하기로 결정했습니다 . 이 응용 프로그램을 위해 연구원들은 이전에 가스 분리를 수행하기 위해 개발한 작은 구멍을 가진 플라스틱과 같은 폴리머를 채택했습니다. 이 연구에서 연구원들은 새로운 하이브리드 물질에 약 12가지의 균질한 촉매를 통합할 수 있지만 더 많은 기능을 할 수 있다고 믿습니다. "이러한 하이브리드 촉매는 불균일 촉매의 재활용 가능성과 내구성뿐만 아니라 균일 촉매의 정확한 조정 가능성도 가지고 있습니다."라고 Liu는 말합니다.
"화학 활성을 잃지 않고 염료를 통합할 수 있으므로 이미 알려진 수만 가지 광산화환원 반응 중에서 선택하고 필요한 촉매와 동등한 불용성 등가물을 얻을 수 있습니다." 연구원들은 촉매를 폴리머에 통합하는 것이 더 효율적이 되는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다. 한 가지 이유는 반응 분자가 중합체의 기공에 유지되어 반응할 준비가 될 수 있기 때문입니다. 또한 빛 에너지는 폴리머를 따라 쉽게 이동하여 대기 중인 반응물을 찾을 수 있습니다. "새로운 폴리머는 용액에서 분자를 결합하고 반응을 위해 효과적으로 사전 농축합니다."라고 Swager는 말합니다. "또한 여기 상태 는 폴리머 전체에서 빠르게 이동할 수 있습니다. 여기 상태의 결합된 이동성과 폴리머 내 반응물의 분할은 순수한 용액 공정에서 가능한 것보다 더 빠르고 효율적인 반응을 만듭니다."
더 높은 효율성 연구원들은 또한 그들이 촉매를 사용하고자 하는 용도에 따라 두께와 다공성을 포함한 폴리머 백본의 물리적 특성을 조정할 수 있음을 보여주었습니다. 한 가지 예로서, 그들은 연속 흐름 제조에 자주 사용되는 플루오르화 튜브에 달라붙는 플루오르화 폴리머를 만들 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 유형의 제조 중에 화학 반응물은 일련의 튜브를 통해 흐르고 새로운 성분이 추가되거나 정제 또는 분리와 같은 다른 단계가 수행됩니다. 현재로서는 촉매가 빨리 소모되어 용액에 지속적으로 첨가해야 하기 때문에 광산화환원 반응을 연속 흐름 공정에 통합하는 것은 어렵습니다.
새로운 MIT 설계 촉매를 이러한 종류의 제조에 사용되는 튜브에 통합하면 연속 흐름 중에 광산화환원 반응을 수행할 수 있습니다. 튜브는 투명하여 LED의 빛이 촉매에 도달하여 활성화할 수 있습니다. "아이디어는 촉매가 튜브를 코팅하도록 하여 촉매가 그대로 있는 동안 튜브를 통해 반응을 흘릴 수 있도록 하는 것입니다. 그렇게 하면 촉매가 제품에 들어가지 않고 훨씬 더 높은 결과를 얻을 수 있습니다. 효율성"이라고 Liu는 말합니다. 촉매는 또한 자기 비드를 코팅하는 데 사용할 수 있어 반응이 끝나면 용액에서 꺼내기 쉽게 하거나 반응 바이알 또는 직물을 코팅할 수 있습니다. 연구원들은 현재 폴리머에 더 다양한 촉매를 통합하고 다양한 응용 분야에 최적화할 수 있도록 폴리머를 엔지니어링하는 작업을 하고 있습니다.
추가 탐색 새로운 시너지 단일 원자 촉매 접근 방식은 이전 제품의 활동 제한을 깨뜨립니다. 추가 정보: Richard Y. Liu et al, 다양한 광산화환원 촉매의 이질화를 위한 용액 처리 가능한 미세다공성 폴리머 플랫폼, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29811-6 저널 정보: 네이처 커뮤니케이션즈 매사추세츠 공과대학 제공
https://phys.org/news/2022-05-light-powered-catalysts-aid.html
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메모 2205280437 나의 사고실험 oms 스토리텔링
빛에 의해 유도되는 화학 반응은 의약품 및 기타 유용한 화합물을 제조하는 새로운 방법을 설계하는 화학자에게 강력한 도구를 제공한다. 이 빛 에너지를 활용하려면 빛을 흡수하고 에너지를 화학 반응으로 전달할 수 있는 광산화환원 촉매가 필요한다.
바로 이런 촉매를 샘플c.oss가 제공한다. 그러면 빛은 자연스럽게 초기값 에너지 베이스 역할을 한다. 광촉매로 확산된 전자가 전자기파를 파생 시키며 분자적 상호관계, 원자와 양자적 소립자들이 다층적으로 프랙탈 카오스의 초미세 우주와 내통한다. 허허.
Sample a.oms (standard)
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sample c.oss
domain(2203080543):
- Chemical reactions induced by light provide powerful tools for chemists designing new methods of making pharmaceuticals and other useful compounds. Utilizing this light energy requires a photo-reduction catalyst that can absorb the light and transfer the energy to a chemical reaction. MIT chemists have now designed a new type of photoreduction catalyst that makes it easier to incorporate light-induced reactions into manufacturing processes. Unlike most existing photo-reduction catalysts, the new class of material is insoluble and can be used over and over again. These catalysts can be used to coat tubes and perform chemical transformations on reactants as they flow through the tubes.
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memo 2205280437 my thought experiment oms storytelling
Chemical reactions induced by light provide powerful tools for chemists designing new methods of making pharmaceuticals and other useful compounds. To utilize this light energy, a photo-reduction catalyst capable of absorbing light and transferring the energy to a chemical reaction is required.
This catalyst is provided by sample c.oss. Then the light naturally serves as the initial value energy base. Electrons diffused through the photocatalyst generate electromagnetic waves, and molecular interactions, atoms and quantum elementary particles communicate in multiple layers with the microcosm of fractal chaos. haha.
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sample c.oss
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.Discovery offers starting point for better gene-editing tools
Discovery는 더 나은 유전자 편집 도구를 위한 출발점을 제공합니다
작성자: Linda B. Glaser, Cornell University 크레딧: Unsplash/CC0 공개 도메인 MAY 26, 2022
CRISPR는 게놈 의학의 시대를 열었습니다. 유전 질환을 치료하기 위해 인기 있는 CRISPR-Cas9에서 강력한 도구 라인이 개발되었습니다. 그러나 마지막 단계의 문제가 있습니다. 이러한 도구는 환자의 모든 세포에 효과적으로 전달되어야 하고 대부분의 Cas9는 너무 커서 아데노바이러스 관련 바이러스(AAV)와 같은 인기 있는 게놈 치료 벡터에 적합하지 않습니다.
새로운 연구에서 코넬 과학자들은 이 문제가 자연적으로 해결되는 방법에 대한 설명을 제공합니다. 그들은 트랜스포존 유래 시스템이 RNA 유도 방식으로 DNA를 편집하는 방법을 원자 정밀도로 정의합니다. 트랜스포존은 박테리아 내부의 이동 가능한 유전 요소입니다. 트랜스포존 계통은 IscB를 인코딩하는데, 이 IscB는 Cas9 크기의 절반보다 작지만 동등하게 DNA 편집이 가능합니다.
Cas9를 IscB로 교체하면 크기 문제가 확실히 해결됩니다. 연구원의 논문 "IscB-ωRNA에 의한 RNA-가이드 DNA 절단 및 Cas9와의 기계적 비교에 대한 구조적 기초"가 Science 5월 26일자에 게재되었습니다 . 연구자들은 극저온 전자 현미경 (Cryo-EM)을 사용하여 트랜스포존 시스템에서 IscB-ωRNA 분자를 고해상도로 시각화했습니다. 그들은 다른 형태의 상태에서 시스템의 스냅샷을 캡처할 수 있었습니다. 그들은 IscB에서 불필요한 부품을 제거하여 더 얇은 IscB 변형을 설계할 수도 있었습니다.
교신저자인 분자생물학과 교수인 Ailong Ke는 "차세대 멋진 응용 프로그램은 유전자 편집기가 다른 효소 및 활성과 융합되어야 하며 대부분의 Cas9는 이미 바이러스 전달에 너무 커서 전달 단계에서 교통 체증에 직면해 있습니다"라고 말했습니다. 예술 과학 대학의 생물학 및 유전학. "만약 Cas9가 AAV와 같은 유전자 치료 분야에서 수십 년 동안 사용되어 온 바이러스 벡터에 패키징될 수 있다면 우리는 그들이 전달될 수 있다고 확신할 수 있고 편집 도구 자체의 효능에만 연구에 집중할 수 있습니다." CRISPR-Cas9 시스템은 RNA를 가이드로 사용하여 DNA 서열을 인식합니다.
일치하는 항목이 발견되면 Cas9 단백질은 정확한 위치에서 표적 DNA를 잘라냅니다. 그러면 유전 질환 을 고치기 위해 DNA 수준에서 수술을 할 수 있습니다 . Cornell 팀이 수집한 cryo-EM 데이터는 IscB-ωRNA 시스템이 유사한 방식으로 작동한다는 것을 보여줍니다. Cas9 단백질의 일부를 가이드 RNA에 융합된 구조화된 RNA(ωRNA)로 교체함으로써 더 작은 크기를 달성할 수 있습니다. 더 큰 Cas9의 단백질 구성 요소를 RNA로 대체함으로써 IscB 단백질은 표적 DNA를 자르는 핵심 화학 반응 센터로 축소됩니다.
제1저자인 가브리엘 슐러(Gabriel Schuler) 미생물학 박사는 “분자의 구조와 분자가 화학 반응을 수행하는 방식을 이해하는 것”이라고 말했다. "이러한 트랜스포존을 연구하는 것은 우리에게 더 강력하고 접근 가능한 유전자 편집 도구를 생성하기 위한 새로운 출발점을 제공합니다." 이동성 유전 요소인 트랜스포존은 CRISPR 시스템의 진화적 선구자라고 믿어집니다. 그들은 노벨상 수상자인 Barbara McClintock에 의해 발견되었습니다. "트랜스포존은 유전적으로 전문화된 히치하이커로서 항상 우리 게놈에 통합되고 분리됩니다."라고 Ke가 말했습니다.
-"특히 박테리아 내부의 시스템은 지속적으로 선택되고 있습니다. 자연은 기본적으로 주사위를 수십억 번 던졌고 CRISPR를 포함하여 정말 강력한 DNA 수술 도구를 생각해 냈습니다. 이제 이러한 효소를 고해상도로 정의함으로써 우리는 이들 효소를 활용할 수 있습니다. 힘." IscB가 CRISPR Cas9에 비해 작기 때문에 연구원들은 더 작게 축소할 수 있을 것이라고 믿습니다. 그들은 이미 IscB의 활동에 영향을 미치지 않으면서 55 개의 아미노산을 제거했습니다.
그들은 이 게놈 편집기의 미래 버전을 훨씬 더 작아서 훨씬 더 유용하게 만들기를 희망합니다. 공동 제1저자인 분자생물학 및 유전학과의 박사후 연구원인 Chunyi Hu는 동반자 가이드 RNA의 기능을 더 잘 이해한 것이 이 연구의 또 다른 동기라고 말했습니다. "왜 트랜스포존이 RNA-유도 시스템을 사용하는가? 이 RNA가 할 수 있는 다른 역할은 무엇인가?" 연구원들에게 아직 남아 있는 한 가지 과제는 IscB-ωRNA가 시험관에서 극도로 활동적이지만 인간 세포에서 DNA를 변경하는 데는 효율적이지 않다는 것입니다. 연구의 다음 단계는 분자 구조를 사용하여 인간 세포에서 낮은 활동의 원인에 대해 확인된 가능성을 탐색하는 것입니다. Schuler는 "우리는 가까운 장래에 테스트하기를 열망하는 몇 가지 아이디어를 실제로 많이 가지고 있습니다."라고 말했습니다. 추가 탐색 CRISPR 시스템 외부에서 발견된 새로운 프로그래밍 가능한 유전자 편집 단백질 추가 정보: Gabriel Schuler et al, IscB-ωRNA에 의한 RNA 유도 DNA 절단에 대한 구조적 기초 및 Cas9와의 기계적 비교, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abq7220 저널 정보: 과학 코넬대학교 제공
https://phys.org/news/2022-05-discovery-gene-editing-tools.html
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메모 2205270535 나의 사고실험 oms 스토리텔링
박테리아 내부의 시스템은 지속적으로 선택되고 있다. 자연은 기본적으로 주사위를 수십억 번 던졌고 CRISPR를 포함하여 정말 강력한 DNA 수술 도구를 생각해 냈다. 샘플a.oms는 바로 CRISPR의 역할을 하고 있다. 우주의 모든 질량더미를 정교하게 아원자 단위에서 해석할 수 있다. 허허.
Sample a.oms (standard)
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