新方法設計分子籠 大幅加快新材料開發速度

生物酶把各種生物分子放進它們內部的空穴裡面，讓生物分子在裡面進行各種反應。生物學家把這種含有空穴的結構稱為「分子籠」。

化學家一直嘗試模仿造出這些結構，可以作為人工酶促進各種化工業要用到的像酰胺鍵水解、毒素降解等各種重要的反應。但是要在實驗室合成它們很困難，合成後發現不合適就浪費了研究時間。

現在，倫敦帝國學院（Imperial College London）化學系的研究人員使用一種電腦模擬的方法，可以準確地模擬生物分子在分子籠內反應的結果。這樣研究人員只要選出最需要的分子籠結構，才在實驗室內合成進行進一步研究。

這是一方面，另一方面使用電腦模擬的方法還能減少實驗室合成分子籠失敗的幾率。

在這種方法沒有出現之前，研究人員為了簡化合成的過程，所設計的分子籠多數都具有高度對稱的結構。這有很大的局限性，其實自然界中多數酶的分子籠結構並不對稱，才適合更多類型的分子在裡面發生反應。可是，在實驗室合成不對稱結構的分子籠很容易失敗。

有了這種新方法，研究人員可以在電腦上先設計分子籠的模型，並從能量和幾何兩方面預測所設計的基礎模塊自我組合形成分子籠的效果，最後挑選成功的版本在實驗室嘗試製造。

研究員之一劉易斯（Jamie Lewis）說：「以前我們不得不在實驗室內進行各種嘗試直到成功為止，現在我們可以用電腦進行快速計算，找到具有有用的特性的分子籠決定在實驗室合成，並有足夠的信心可以合成成功。」

這份研究9月13日發表於德國化學會的《應用化學期刊英語版》（Angewandte Chemie International Edition）。