Kietoutuneet molekyylit sitovat sulfaattia – tulevaisuuden ratkaisuja vedenpuhdistukseen ja ympäristön seurantaan

Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen luokan synteettisiä molekyylejä, jotka pystyvät sitomaan ennennäkemättömän tehokkaasti vedessä esiintyvää sulfaattia, joka on laajalle levinnyt teollinen ja ympäristöllinen haitta-aine. Kietoutuneita molekyylirakenteita on pitkään pidetty lähinnä kemiallisina erikoisuuksina, mutta tutkimus osoittaa, että niitä voidaan suunnitella käytännön sovelluksiin, kuten veden puhdistukseen, kemikaalien havaitsemiseen ja ympäristön seurantaan.

Sulfaatti sitoutuneena onteloon.

Julkaistu

11.3.2026

Sulfaatin sitominen vesiympäristöissä on tunnetusti vaikeaa, sillä se pysyy mieluummin vesimolekyylien ympäröimänä kuin kiinnittyy synteettisiin reseptoreihin. Tämän vuoksi vain harvat keinotekoiset järjestelmät pystyvät tunnistamaan sulfaatin tehokkaasti vedestä. Nyt Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat kuitenkin kehittäneet uusia molekyylireseptoreita, jotka ratkaisevat tämän haasteen sitomalla sulfaattia puhtaassa vedessä yli tuhat kertaa tehokkaammin kuin useimmat nykyiset reseptorit.

- Kehittämiemme reseptorien suorituskyky on verrattavissa luonnollisten proteiinien sitoutumiskohtiin, jotka pystyvät sitomaan ympäristöstään jopa hyvin pieniä sulfaattipitoisuuksia, iloitsee apulaisprofessori Fabien Cougnon Jyväskylän yliopistosta.

Toisiinsa kytketyt ”Solomon-solmu”-rakenteet mahdollistavat sulfaatin sitomisen

Reseptorien poikkeuksellinen sitoutumiskyky johtuu molekyylien epätavallisesta rakenteesta. Tutkimusryhmä suunnitteli rakenteita, joita kutsutaan ”Solomon-solmuiksi”. Nämä molekyylit koostuvat kahdesta renkaasta, jotka ovat kytkeytyneet tiiviisti toisiinsa ja kietoutuneet lisäksi useita kertoja toistensa ympärille. Tämä mekaaninen kytkentä muodostaa rakenteeltaan selkeän, mutta joustavan ontelon, jonka sisällä olevat positiivisesti varautuneet alueet ja vetysidoksia muodostavat ryhmät toimivat yhdessä sulfaatti-ionien sitomiseksi.

- Toisiinsa fyysisesti kietoutuneet renkaat muodostavat ontelon, jonka muoto on luonnostaan sulfaatille sopiva. Koska rakenne on ennaltaan järjestäytynyt, molekyyli tarvitsee vain hyvin vähän energiaa mukautuakseen onkaloon sitoutumisen aikana. Tämä on tärkein syy sen poikkeuksellisen korkealle suorituskyvylle, selventää Cougnon.

Tutkimus julkaistiin Chem-lehdessä.

Artikkelin tiedot:

Multiply Entangled Receptors for High‑Affinity Anion Recognition in Water, Chem (Cell Press), 10.3.2026
DOI numero: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2026.102936
Linkki artikkeliin: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929426000021

Supramolecular Chemistry & Molecular Nanotopology -tutkimusryhmä

Fabien Cougnon

Apulaisprofessori (Associate Professor)

Aiheeseen liittyvä sisältö

Fabien Cougnon, Ilkka Kronholm ja Tuomas Orponen.

Solmuun menevät molekyylit, mutaatiot lajien synnyssä, matematiikan murtuvat muurit – mittava EU-rahoitus kolmelle JYU:n tutkijalle

Kolme matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan tutkijaa sai Euroopan tutkimusneuvoston myöntämän erittäin kilpaillun, viisivuotisen ERC Consolidator Grant -rahoituksen.

Tutkijat opettivat heliksit vaihtamaan muotoa

Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat löytäneet yksinkertaisen tavan ohjelmoida synteettisiä molekyylejä niin, että ne voivat muodostaa tiettyjä spiraalimaisia rakenteita upottamalla ohjeet suoraan niiden sekvenssiin.

25.2.2022 Väitöstutkimus toi uutta tietoa heikoista vuorovaikutuksista (Taipale)

DI Essi Taipale tutki orgaanisen kemian väitöskirjatyössään erilaisten aromaattisten amiinien supramolekyylikemiaa.

Muita uutisia

Vahvista STEM-alojen osaamistasi Jyväskylä Summer School -kesäkoulun kursseilla 3.–14. elokuuta!

yväskylä Summer School -kesäkoulussa pääset kehittämään osaamistasi mielenkiintoisilla kesäkursseilla ja nauttimaan poikkitieteellisistä ja monikulttuurisista kohtaamisista. Hae kursseille 30.4. mennessä!

Väitös: Bakteerien punavaloreseptoreista uusia rakennuspalikoita bioteknologiaan (Tuure)

Iida Tuure tutki väitöskirjassaan bakteerien punavaloreseptoreita eli fytokromeja. Vitöskirjassa raportoitiin myös ensimmäistä kertaa luonnossa esiintyvä fytokromi, joka sitoutuu DNA:han ja säätelee suoraan geenien ilmenemistä.

Cefmof-säätiön rahoitus vauhdittaa Jyväskylän yliopiston vetytutkimusta

Cefmof myönsi Jyväskylän yliopistolle 1,325 miljoonan euron rahoituksen vetytutkimuksen vahvistamiseen sekä kestävän liikenteen ja kiertotalouden edistämiseen. Rahoitus on osa Cefmofin ja Jyväskylän yliopiston strategista kumppanuutta.