Je leest:

Plakkende moleculen gemeten

Plakkende moleculen gemeten

Onderzoekers van de TU Eindhoven hebben een methode gevonden om de bewegelijkheid van supramoleculaire moleculen te meten. Door deze techniek zijn we weer een stap verder om deze moleculen in de toekomst te gebruiken voor medicijnafgifte.

In ons lichaam bevinden zich veel supramoleculaire polymeren – grote structuren opgebouwd uit kleine moleculen, ook wel monomeren genoemd. DNA is het bekendste voorbeeld van een supramoleculair polymeer. Ook bestaan er al kunstmatige supramoleculaire polymeren, gemaakt door chemici. Deze grote systemen bewegen constant, maar hoe dat gaat weten we niet precies. Daar brengen onderzoekers van de TU Eindhoven verandering in.

Kleurstof te groot

In supramoleculaire polymeren zitten de monomeren niet met stevige bindingen aan elkaar vast, maar plakken ze meer tegen elkaar aan door zwakke interacties tussen de moleculen. Het komt dan ook voor dat een monomeer losraakt en vervolgens weer terugkeert naar het systeem. Tot nu toe werd deze beweging gemeten door een kleurstof te koppelen aan het molecuul. De kleurstof is echter groot in verhouding tot het molecuul, waardoor deze de beweging beïnvloedt.

René Lafleur en Xianwen Lou uit de groep van hoogleraar organische chemie Bert Meijer weten nu de beweging van deze moleculen te meten zonder kleurstoffen. Hiervoor gebruikten ze een meetmethode die al bekend was in de biochemie: hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry, of HDX-MS. “Met deze methode bestuderen biochemici eiwitten”, vertelt Lafleur. “Omdat onze polymeren net als eiwitten beweeglijk zijn, is de techniek ook voor deze moleculen geschikt.”

Waterstof vervangen

Het principe van de HDX-MS is vrij simpel. De chemici lossen een materiaal dat een supramoleculair systeem kan vormen op in water. Vervolgens stoppen ze een deel van de oplossing in water waar de waterstofatomen zijn vervangen door deuterium, een vorm van waterstof met een extra neutron in de kern die ongeveer twee keer zo zwaar is. Als de monomeren vervolgens loskomen, nemen de deuteriumatomen de plaats in van de waterstofatomen. “Met het HDX-MS-apparaat kunnen we meten hoeveel monomeren zo’n deuteriumatoom hebben gekregen, want die zijn zwaarder”, legt Xianwen uit. “Dit aantal is een maat voor de beweeglijkheid van de moleculen, want hoe meer deuterium, hoe sneller de monomeren uit en weer in het polymeer bewegen.”

Tue lafleur
Schematische weergave van de nieuwe meetmethode. De losgekomen monomeren komen in aanraking met deuterium (rode bolletjes) en de waterstofatomen worden vervangen.

De techniek is volgens de chemici ook te gebruiken voor andere supramoleculaire systemen in water, mits deze waterstofatomen hebben die kunnen uitwisselen. De onderzoekers hopen dat hun techniek ervoor zorgt dat we meer van de supramoleculaire moleculen begrijpen. Dat kan enorm helpen bij het ontwerpen van nieuwe materialen, denken Lou en Lafleur. “Met deze moleculen kunnen we hydrogels maken, stoffen die misschien wel medicijnen vrij kunnen laten in ons lichaam”, zegt Lafleur. “Maar dan moeten we wel weten hoe snel die medicijnen vrijkomen.”

Bron:

Xianwen Lou e.a., Dynamic diversity of synthetic supramolecular polymers in water as revealed by hydrogen/deuterium exchange, Nature Communications (15 mei 2017), DOI: 10.1038/ncomms15420

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 mei 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE