Nieuwe klasse van moleculen zorgt voor doorbraak in schakelen met licht

Een internationaal onderzoeksconsortium heeft een nieuwe klasse van lichtgedreven moleculaire schakelaars ontwikkeld, die ook bruikbaar zijn in het menselijk lichaam.

Trefwoorden: #azobenzeen, #European Laboratory of Non-Linear Spectroscopy, #iminothio-indoxyl, #ITI, #molecuul, #Palacky universiteit, #schakelaar, #thio-indigo, #UMCG, #Universiteit van Nantes, #UvA, #Wiktor Szymanski

Lees verder

research

( Foto: UvA )

ENGINEERINGNET.BE - Het is heel gewoon om een apparaat met een knop aan en uit te kunnen zetten. Ook op moleculair niveau is behoefte aan zo’n knop.

Wetenschappers zijn daarvoor vooral op zoek naar moleculen die met licht zijn te schakelen. Die maken het bijvoorbeeld mogelijk om niet-invasief en heel lokaal een medicijn te activeren, precies waar en wanneer dat nodig is.

Bestaande moleculaire schakelaar zijn echter verre van ideaal: ze werken op basis van gevaarlijk ultraviolet licht, in plaats van onschadelijk zichtbaar licht. Ook zijn ze niet éénduidig van de ene naar de andere vorm te schakelen, of werken niet in het menselijk lichaam.

Veel moleculaire schakelaars zijn gebaseerd op chemische thio-indigo en azobenzeen groepen, en vertonen deze nadelen.

Nu bedacht dr. Wiktor Szymanski van het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG) dat een 'fusie' van deze twee soorten chemische verbindingen ook als een moleculaire schakelaar kan werken.

Hij verwachtte dat – vergelijkbaar met het kruisen van biologische soorten – het nieuwe iminothio-indoxyl (ITI) molecuul betere eigenschappen zou hebben dan de moleculaire 'ouders'.

De nieuwe schakelaar combineert inderdaad het beste van beide werelden, wat een lichtgedreven schakelaar oplevert met nog niet eerder vertoonde eigenschappen.

Uit vervolgonderzoek bleek dat ITI schakelt op een supersnelle tijdschaal van een paar honderd femtoseconden. Dat is vergelijkbaar met de snelheid waarmee het visuele pigment in onze ogen schakelt als er licht op valt.

Er zijn inmiddels verschillende varianten gesynthetiseerd die verder ontwikkeld zijn. Hieruit blijkt dat ITI een veelzijdige switch is die functioneert onder een groot aantal experimentele omstandigheden, waaronder biologische condities, en die eigenschappen heeft die relatief gemakkelijk zijn in te stellen.


Partners in het project zijn verder: Universiteit van Amsterdam, European Laboratory of Non-Linear Spectroscopy (Italië), Universiteit van Nantes en Palacky universiteit (Tsjechië).