[Logo]
TU/e-onderzoekers meten voor het eerst het plakgedrag van kunstmatige moleculen
Bij het bouwen met moleculen is het van belang te weten hoe ze onderling aan
elkaar plakken. Lastig is dat technieken die dit meten vaak zelf invloed hebben
op het proces. Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e),
onder leiding van prof. Bert Meijer, presenteren vandaag in Nature
Communications een methode waarbij dit niet gebeurt, en die voor het eerst kan
meten hoe snel kleine moleculen loskomen uit een groter moleculair geheel
opgelost in water. Bijzonder is dat het om een techniek gaat die normaal
gesproken voor iets heel anders gebruikt wordt.
Een automonteur moet kennis hebben van de onderdelen voordat hij een auto in
elkaar kan zetten. Ditzelfde geldt voor het ‘bouwen’ met moleculen; hierbij kan
je denken aan het maken van capsules om medicijnen te vervoeren in het
menselijk lichaam of het maken van een medische hydrogel voor lokale afgifte
van medicatie en stamcel therapie.
Monomeren vormen polymeren
Dergelijke capsules of materialen worden vaak gemaakt van polymeren; deze
polymeren zijn opgebouwd uit kleinere bouwstenen, zogenaamde monomeren. Bij
zelf-assemblerende moleculen vormen deze monomeren uit zichzelf polymeren,
bijvoorbeeld in de vorm van lange draden of kleine bolletjes waarin medicatie
kan worden vervoerd.
In deze zelf-assemblerende, supramoleculaire polymeren zitten de monomeren niet
aan elkaar vast, maar plakken ze licht aan elkaar. Dit geeft de monomeren de
ruimte om het polymeer te verlaten en er weer terug in te gaan. De temperatuur
of zuurgraad (pH) van de omgeving heeft invloed op deze beweeglijkheid (hoe
gemakkelijk ze in en uit het polymeer gaan). Deze afhankelijkheid van
temperatuur en pH is onder meer van belang wanneer onderzoekers of fabrikanten
capsules willen inzetten in het menselijk lichaam, waar pH en temperatuur niet
overal gelijk zijn.
Deuterium in plaats van kleurstof
De beweging van moleculen wordt veelal gemeten door een kleurstof aan het
molecuul te koppelen. Echter, de kleurstof is groot in verhouding tot het
molecuul, waardoor het de beweging beïnvloedt. Promovendus Lafleur heeft nu,
samen met collega Xianwen Lou, aangetoond dat de techniek die gebruikt wordt
voor het bestuderen van het vouwen van eiwitten (ook een type polymeren),
‘hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS)’, tevens gebruikt kan
worden voor het bestuderen van supramoleculaire polymeren.
Hoe werkt het? Nadat de in water opgeloste monomeren aan elkaar zijn gaan
plakken en zo een polymeer gevormd hebben, lossen de onderzoekers ze op in
zwaar water. De monomeren die loskomen uit het polymeer komen in aanraking met
het deuterium in het zware water, waardoor een waterstofatoom vervangen wordt
door een deuteriumatoom, dat net iets zwaarder is. Dit extra gewicht is echter
ongeveer 450 keer zo klein als de op dit moment gebruikte kleurstof, waardoor
het extra gewicht de beweging niet beïnvloed.
Kleinere bewegingen worden meetbaar
De kleine massaverandering wordt door Lou en Lafleur gedetecteerd en is ook
meetbaar wanneer het monomeer weer opnieuw een plaats heeft ingenomen in het
polymeer. De snelheid waarmee de monomeren in massa toenemen is dus een maat
voor de snelheid waarmee monomeren uit het polymeer komen.
Bijzonder aan de onderzoeksresultaten is dat veel monomeren al binnen enkele
minuten het polymeer verlaten en dus in massa toenemen, terwijl anderen daar
uren of dagen voor nodig hebben. Daarnaast hebben de onderzoekers aangetoond
dat een kleine verandering in de grootte van het monomeer invloed heeft op de
beweging. Grotere monomeren blijven langer in het polymeer zitten en komen
minder snel in beweging dan kleinere monomeren. Deze verschillen waren eerder
niet meetbaar omdat de gebruikte kleurstofmoleculen te groot zijn; met de
HDX-MS-techniek wordt nu zelfs de invloed van kleine verschillen in
molecuulgrootte op de beweeglijkheid van de moleculen meetbaar.
Referentie
Xianwen Lou et al., Dynamic diversity of synthetic supramolecular polymers in
water as revealed by hydrogen/deuterium exchange, Nature Communications (15 mei
2017).
DOI: 10.1038/NCOMMS15420<http://dx.doi.org/10.1038/NCOMMS15420>.
________________________________
Bijlagen
[Thumbnail]<https://www.mailswitch.nl/c/b8fd0b09836ff435491fc29178e36e56/1115-b475287664e961c72b583334c2691c39.jpg>
135 KB
jpg<https://www.mailswitch.nl/c/b8fd0b09836ff435491fc29178e36e56/1115-b475287664e961c72b583334c2691c39.jpg>
TUe-Lafleur-15052017<https://www.mailswitch.nl/c/b8fd0b09836ff435491fc29178e36e56/1115-b475287664e961c72b583334c2691c39.jpg>
________________________________
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met TU/e-promovendus René Lafleur
(R.P.M.Lafleur@xxxxxx <mailto:R.P.M.Lafleur@xxxxxx> / 06 2528 2672) of met
TU/e-persvoorlichter Barry van der Meer
(b.v.d.meer@xxxxxx<mailto:b.v.d.meer@xxxxxx> / 06 2878 3207). De publicatie is
op aanvraag beschikbaar.
Bijgevoegde afbeelding geeft een schematische weergave van de nieuwe methode.
De rode bolletjes representeren deuteriumatomen. Monomeren die loskomen (links
afgebeeld) komen in aanraking met deuterium in het zwaar water, waardoor een
waterstofatoom vervangen wordt door een deuteriumatoom (rechts afgebeeld). De
afbeelding is vrij te gebruiken onder vermelding van 'TU Eindhoven' als bron.
________________________________
Wilt u geen e-mail meer van ons ontvangen, klik
hier<https://www.mailswitch.nl/uitschrijven.php?email=b8fd0b09836ff435491fc29178e36e56>
om uit te schrijven.
[https://www.mailswitch.nl/o/b8fd0b09836ff435491fc29178e36e56/blank.gif]
