Molecular self-assembly
کیمسٹری اور میٹریل سائنس میں، مالیکیولر سیلف اسمبلی وہ عمل ہے جس کے ذریعے مالیکیولز کسی بیرونی ماخذ سے رہنمائی یا انتظام کے بغیر ایک متعین انتظام کو اپناتے ہیں۔ سیلف اسمبلی کی دو قسمیں ہیں: انٹرمولیکیولر اور انٹرمولیکیولر۔ عام طور پر، مالیکیولر سیلف اسمبلی کی اصطلاح سابقہ سے مراد ہے، جبکہ مؤخر الذکر کو زیادہ عام طور پر فولڈنگ کہا جاتا ہے۔ سپر مالیکیولر سسٹمز مالیکیولر سیلف اسمبلی سپر مالیکیولر کیمسٹری میں ایک کلیدی تصور ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ایسے نظاموں میں مالیکیولز کی اسمبلی غیر ہم آہنگ تعاملات (مثال کے طور پر ہائیڈروجن بانڈنگ، دھاتی ہم آہنگی، ہائیڈروفوبک قوتیں، وین ڈیر والز قوتیں، پائی اسٹیکنگ تعاملات، اور/یا الیکٹروسٹیٹک) کے ساتھ ساتھ برقی مقناطیسی تعاملات کے ذریعے ہوتی ہے۔ عام مثالوں میں سرفیکٹینٹ مالیکیولز کے ذریعہ کولائڈز، بائیو مالیکیولر کنڈینسیٹس، مائیکلز، ویسیکلز، مائع کرسٹل فیزز، اور لینگموائر مونو لیئرز کی تشکیل شامل ہے۔ سپرمولیکولر اسمبلیوں کی مزید مثالیں یہ ظاہر کرتی ہیں کہ مالیکیولر سیلف اسمبلی کا استعمال کرتے ہوئے مختلف شکلیں اور سائز حاصل کیے جا سکتے ہیں۔ سالماتی خود اسمبلی چیلنجنگ سالماتی ٹوپولوجیز کی تعمیر کی اجازت دیتی ہے۔ ایک مثال بورومین رنگز، انٹر لاکنگ رنگز ہیں جن میں ایک رنگ کو ہٹانے سے ہر دوسرے رنگ کو کھول دیا جاتا ہے۔ ڈی این اے کا استعمال بورومین بجتوں کا مالیکیولر اینالاگ تیار کرنے کے لیے کیا گیا ہے۔ حال ہی میں، غیر حیاتیاتی بلڈنگ بلاکس کا استعمال کرتے ہوئے اسی طرح کا ڈھانچہ تیار کیا گیا ہے۔ حیاتیاتی نظام سالماتی خود اسمبلی زندہ حیاتیات میں حیاتیاتی میکرو مالیکیولر اسمبلیوں اور بائیو مالیکیولر کنڈینسیٹس کی تعمیر کی بنیاد رکھتی ہے، اور اسی طرح خلیوں کے کام کے لیے اہم ہے۔ یہ جھلی بنانے کے لیے لپڈ کی سیلف اسمبلی میں ظاہر ہوتا ہے، انفرادی تاروں کے ہائیڈروجن بانڈنگ کے ذریعے ڈبل ہیلیکل ڈی این اے کی تشکیل، اور چوتھائی ڈھانچے بنانے کے لیے پروٹین کی اسمبلی۔ غیر گھلنشیل امیلائڈ ریشوں میں غلط طور پر فولڈ شدہ پروٹین کی مالیکیولر سیلف اسمبلی متعدی پریئن سے متعلق نیوروڈیجینریٹو بیماریوں کا ذمہ دار ہے۔ نینو اسکیل ڈھانچوں کی مالیکیولر سیلف اسمبلی قابل ذکر β-کیریٹن لیمیلا/سیٹا/اسپاٹولے ڈھانچوں کی نشوونما میں ایک کردار ادا کرتی ہے جو گیکوس کو دیواروں پر چڑھنے اور چھتوں اور چٹان کے اوور ہینگز پر قائم رہنے کی صلاحیت دیتی ہے۔ پروٹین ملٹیمرز جب کسی جین کے ذریعے انکوڈ کردہ پولی پیپٹائڈ کی متعدد کاپیاں ایک کمپلیکس بنانے کے لیے خود جمع ہوتی ہیں، تو اس پروٹین کی ساخت کو "ملٹیمر" کہا جاتا ہے۔ ایسی جینز جو ملٹیمر بنانے والے پولی پیپٹائڈز کو انکوڈ کرتی ہیں عام دکھائی دیتی ہیں۔ جب کسی خاص جین کے دو مختلف میوٹینٹ ایلیلز کے ذریعہ تیار کردہ پولی پیپٹائڈز سے ملٹیمر بنتا ہے، تو مخلوط ملٹیمر صرف ہر میوٹینٹ کے ذریعہ بنائے گئے غیر مخلوط ملٹیمرز سے زیادہ فعال سرگرمی کا مظاہرہ کر سکتا ہے۔ ایسی صورت میں، اس رجحان کو انٹراجینک تکمیل کہا جاتا ہے۔ جیہلے نے نشاندہی کی کہ، جب کسی مائع میں ڈوبا جاتا ہے اور دوسرے مالیکیولز کے ساتھ ملایا جاتا ہے، تو چارج کے اتار چڑھاؤ کی قوتیں قریب ترین پڑوسیوں کی طرح ایک جیسے مالیکیولز کی ایسوسی ایشن کو پسند کرتی ہیں۔ نینو ٹیکنالوجی مالیکیولر سیلف اسمبلی نینو ٹیکنالوجی کے لیے باٹم اپ اپ اپروچ کا ایک اہم پہلو ہے۔ مالیکیولر سیلف اسمبلی کا استعمال کرتے ہوئے، حتمی (مطلوبہ) ڈھانچہ مالیکیولز کی شکل اور فعال گروپوں میں پروگرام کیا جاتا ہے۔ خود اسمبلی کو 'باٹم اپ' مینوفیکچرنگ تکنیک کہا جاتا ہے اس کے برعکس 'ٹاپ ڈاؤن' تکنیک جیسے لیتھوگرافی جہاں مطلوبہ حتمی ڈھانچہ مادے کے بڑے بلاک سے تراشا جاتا ہے۔ سالماتی نینو ٹیکنالوجی کے قیاس آرائی پر مبنی نقطہ نظر میں، مستقبل کی مائیکرو چپس سالماتی خود اسمبلی کے ذریعے بنائی جا سکتی ہیں۔ حیاتیاتی مواد کے لیے مالیکیولر سیلف اسمبلی کا استعمال کرتے ہوئے نینو اسٹرکچر کی تعمیر کا ایک فائدہ یہ ہے کہ وہ دوبارہ انفرادی مالیکیولز میں تبدیل ہو جائیں گے جنہیں جسم توڑ سکتا ہے۔ ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی موجودہ تحقیق کا ایک شعبہ ہے جو نینو ٹیکنالوجی اہداف کے لیے باٹم اپ، سیلف اسمبلی اپروچ کا استعمال کرتا ہے۔ ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی ڈی این اے اور دیگر نیوکلک ایسڈ کی انوکھی سالماتی شناخت کی خصوصیات کا استعمال مفید خصوصیات کے ساتھ خود جمع ہونے والے شاخ دار ڈی این اے کمپلیکس بنانے کے لیے کرتی ہے۔ اس طرح ڈی این اے کو حیاتیاتی معلومات کے کیریئر کے بجائے ساختی مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تاکہ پیچیدہ 2 ڈی اور 3 ڈی جالی (ٹائل پر مبنی دونوں کے ساتھ ساتھ "ڈی این اے اوریگامی" طریقہ استعمال کرتے ہوئے) اور پولی ہیڈرا کی شکلوں میں سہ جہتی ڈھانچے جیسے ڈھانچے بنائے جا سکیں۔ ان ڈی این اے ڈھانچوں کو دوسرے مالیکیولز جیسے گولڈ نینو پارٹیکلز اور سٹریپٹا ویڈن پروٹین کی اسمبلی میں ٹیمپلیٹس کے طور پر بھی استعمال کیا گیا ہے۔ دو جہتی یک پرت انٹرفیس پر مالیکیولز کی ایک ہی پرت کی بے ساختہ اسمبلی کو عام طور پر دو جہتی خود اسمبلی کہا جاتا ہے۔ اس طرح کی اسمبلیوں کی عام مثالوں میں سے ایک لینگموائر-بلوجٹ مونو لیئرز اور ملٹی لیئرز آف سرفیکٹینٹس ہیں۔ غیر سطح فعال مالیکیول ترتیب شدہ ڈھانچوں میں بھی جمع ہو سکتے ہیں۔ ابتدائی براہ راست ثبوت یہ ظاہر کرتے ہیں کہ غیر سطح کے فعال مالیکیول ٹھوس انٹرفیس پر اعلی درجے کے آرکیٹیکچرز میں جمع ہو سکتے ہیں، اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپی کی ترقی کے ساتھ اور اس کے فورا بعد آئے۔ بالآخر 2 ڈی آرکیٹیکچرز کی سیلف اسمبلی کے لیے دو حکمت عملی مقبول ہو گئیں، یعنی الٹرا ہائی ویکیوم کے جمع ہونے کے بعد سیلف اسمبلی اور ٹھوس مائع انٹرفیس پر اینیلنگ اور سیلف اسمبلی۔ انتہائی کرسٹل آرکیٹیکچرز کی تشکیل کا باعث بننے والے مالیکیولز اور حالات کا ڈیزائن آج نینواسکوپک پیمانے پر 2 ڈی کرسٹل انجینئرنگ کی ایک شکل سمجھا جاتا ہے۔ اسمبلی تھیوری فولڈمر آئس-نائن میکرو مالیکیولر اسمبلی نینو پارٹیکلز کی سیلف اسمبلی سپرمولیکیولر اسمبلی حوالہ جات سپرمولیکیولر کیمسٹری سیلف آرگنائزیشن آر: ٹی جی ایم آئی اے اے ٹی زیزیئی بھی دیکھیں۔