Doorbraak in moleculair ontwerp: omkeerbare chiraliteit in bio-geïnspireerde dubbele helices ontdekt!

AmsterdamOnderzoekers van de Tokyo University of Science hebben een belangrijke ontdekking gedaan door een nieuw type molecuul, genaamd double-helical monometallofoldameren, te creëren. Deze moleculen kunnen van vorm veranderen, wat hen zeer bruikbaar maakt. Ze zijn stabiel en eenvoudig te controleren. Deze ontdekking kan leiden tot talrijke nieuwe toepassingen, zoals het creëren van materialen met aanpasbare eigenschappen en het ontwikkelen van nieuwe systemem voor moleculaire informatieverwerking.

De innovatie omvat een complex met een enkel metaalion in het midden van helices. De structuur kan de wikkelrichting veranderen naar links of rechts, afhankelijk van het gebruikte oplosmiddel. Deze eigenschap maakt het mogelijk om materialen te ontwikkelen met specifieke chirale eigenschappen, afhankelijk van externe omstandigheden.

Belangrijke kenmerken van deze monometallofoldamers zijn:

• Omkeren van heliciteit in reactie op achirale oplosmiddelen
• Hoge stabiliteit en aanpasbaarheid
• Mogelijkheid om chirale eigenschappen te repliceren en over te dragen

Deze ontdekking betekent een grote vooruitgang in chirale materialen. Het is bij traditionele spiraalvormige moleculen meestal moeilijk om hun draairichting te veranderen, vooral op een gecontroleerde manier. Deze bevinding kan leiden tot nieuwe methoden om complexe structuren te beheersen, vergelijkbaar met DNA, maar mogelijk met betere eigenschappen.

Lees ook:

Vandaag · 09:01

Doorbraak: stamceltransplantatie herstelt netvliesgaten bij apen

Prof. Hidetoshi Kawai en zijn team gebruikten draden met L-vormige eenheden om helixvormige structuren te maken. Met behulp van röntgenkristallografie ontdekten ze dat deze structuren een dubbele helix vormen met een zinkkation in het midden. Hun onderzoek toonde aan dat deze helices bij hoge temperaturen konden ontvouwen en bij lagere temperaturen weer in hun oorspronkelijke vorm konden terugkeren, wat wijst op dynamische stabiliteit.

Deze bevindingen hebben praktische toepassingen. In apolaire oplosmiddelen zoals tolueen, hexaan of di-ethylether neemt de helix een linkshandige vorm aan (M-vorm). In Lewis-basische oplosmiddelen zoals aceton of DMSO schakelt deze over naar een rechtshandige vorm (P-vorm). Het toevoegen van chirale ketens aan één streng van de helix kan deze chiraliteit overdragen naar een niet-chirale streng, waardoor het chirale signaal sterker wordt.

De mogelijkheid van chirale omschakeling en transmissie opent de deur naar diverse spannende toepassingen:

• Ontwerp van geavanceerde chirale sensoren
• Ontwikkeling van materialen met schakelbare optische eigenschappen
• Innovatieve methoden voor moleculaire informatieverwerkingssystemen

Door moleculen te vormen, kunnen we georganiseerde systemen creëren die lijken op die in de natuur. Dit kan leiden tot vooruitgangen in materiaalkunde en synthetische biologie. Deze ontdekking is een belangrijke stap richting het ontwikkelen van kunstmatige moleculaire systemen die net zo effectief werken als natuurlijk DNA.