Je leest:

Toeval helpt Nijmeegse onderzoekers aan nieuwe klikreactie

Toeval helpt Nijmeegse onderzoekers aan nieuwe klikreactie

Auteur: | 27 oktober 2006

Chemici van het Institute for Molecules and Materials van de Radboud Universiteit (Nijmegen) hebben een molecuul ontwikkeld dat zich onder lichaamsomstandigheden vastklikt op biomoleculen. De stof overtreft eerder ontdekte, vergelijkbare verbindingen en is geschikt om geneesmiddelen en contraststoffen aan cellen te hechten.

Een beetje toeval stond aan het begin, gericht synthetiseren maakte het af. Een medewerker van het Institute for Molecules and Materials (IMM) van de Radboud Universiteit ontdekte al experimenterend dat zijn moleculen samen met azides in de nieuwe, speciaal bij het IMM ontwikkelde ultra-hogedrukketel (15.000 bar) stabiele heterocyclische verbindingen vormden. Dat zijn ringstructuren die naast het element koolstof © ook nog stikstof (N), zuurstof (O) en/of zwavel (S)-atomen in de ring hebben. Sander van Berkel en Ton Dirks (die eigenlijk aan andere projecten werken; het ontwerp van functionele nanobolletjes bijvoorbeeld) vonden dit té spannend om te negeren. Ze gingen aan de slag om de reactie te optimaliseren zodat deze ook zonder hoge druk kon plaatsvinden. Met verbijsterend succes: de reactie vind nu plaats zelfs zonder warmtetoever, katalysator of andere hulpmiddelen.

Sander van Berkel (l) en Ton Dirks van het Institute for Molecules and Materials van de Radboud Universiteit (Nijmegen). Beeld: Radboud Universiteit

Octrooi

De Nijmeegse chemici zijn zo enthousiast over het resultaat dat ze meteen maar octrooiaanvraag hebben geschreven, die een dezer dagen zou worden ingediend. Precieze chemische details worden nog niet vrijgegeven tot het zover is, maar in een persbericht van de Radboud Universiteit staat dat de ontworpen methode vergelijkbaar is met de reactie tussen acetylenen (die in goed chemisch jargon eigenlijk ethynen heten) en azides.

Azides zijn verbindingen met drie stikstofatomen die behoorlijk reactief kunnen zijn. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in airbags waar ze in een flits voor het opblazen zorgen. Als ethynen en azides elkaar tegenkomen kunnen ze als het ware aan elkaar ‘klikken’. Het resultaat is dan een stabiele heterocyclische verbinding: een triazool.

Het resulterende triazool is wat vorm en eigenschappen betreft te vergelijken met een amide, het biologische lijmmiddel tussen aminozuren. Het triazool kan daardoor makkelijk de plaats van een amide innemen. Het is niet verwonderlijk dat deze triazolen vaak worden gebruikt in allerlei biomedische toepassingen zoals het verbinden van synthetische moleculen (bijvoorbeeld polymeren of fluorescente moleculen) met biomoleculen (eiwitten bijvoorbeeld). De nieuwe stof overtreft in dit opzicht eerder ontdekte, vergelijkbare verbindingen en is bijvoorbeeld ook geschikt om geneesmiddelen en contraststoffen aan cellen te hechten.

En…. klik! Een synthetisch molecuul klikt vast aan een biomolecuul. Illustratie: Radboud Universiteit

Klikchemie

Het grote voordeel van de nieuw gevonden reactie ten opzichte van de meer ‘traditionele’ chemie is dat er sprake is van een ‘recht toe recht aan’ reactiemechanisme. De gebruikte moleculen (een azide en een acetyleen) hebben een hele grote affiniteit voor elkaar, waardoor ze selectief met elkaar reageren zonder ongewenste bijreacties. Op allerlei gebieden zijn hedendaagse chemici bezig zulke ‘klikchemie’ te ontwikkelen. “Je werkt met stabiele stoffen die als er een bepaalde andere stof bijkomt ineens een binding vormen”, legt onderzoeksleider professor Floris Rutjes de essentie van de klikchemie uit.

Rutjes, hoogleraar synthetisch-organische chemie, ontving eerder dit jaar van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) 675.000 euro TOP-subsidie voor onderzoek naar het synthetiseren van heterocyclische ringsystemen. Met de reactie waarop nu octrooi wordt aangevraagd boekt hij direct al een bijzonder succes omdat er eigenlijk helemaal geen ‘hulp’ nodig is.

Vergelijkbare klikreacties vereisen vaak extra warmte, magnetronstraling en/of een bepaald type katalysator. Bij de nieuwe methode is dat allemaal niet nodig en dat biedt perspectief voor klikchemie in levende organismen ( in vivo). Het Nijmeegse onderzoek zet de eerste stap in deze richting.

Om de aansluiting te vergemakkelijken tussen de organische chemie (waar men goed is in het ‘ontwerp’ en ‘fabricage’ van moleculen) en de biochemie en life sciences (waar die moleculen in vivo worden onderzocht), is onlangs professor Ger Pruijn aangesteld als hoogleraar biochemie bij het Institute for Molecules and Materials (IMM).

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 27 oktober 2006

Discussieer mee

0

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

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.