Porfyrine ringen: zelf-assemblerende katalysator moleculen
| Naar de FESEM simulator... |
|
Klik op het grijs plaatje hierlinks om de simulator te laden of
open nieuw venster.
De FESEM simulator werkt met Java. Als de benodigde Java (TM) plug-in 1.3 nog niet op jouw computer is geinstalleerd, word je automatisch naar Sun Microsystems, Inc doorgeschakeld. Volg de (simpele) stap-voor-stap instructies om de plug-in gratis te downloaden. Zodra de installatieprocedure afgerond is zal de virtuele FESEM van zelf opgestart worden.
Download een afdrukbaar document van deze pagina in Word (33 KB) of pdf (234 KB) formaat
|  |
In de natuur worden chemische reacties gekatalyseerd door diverse enzymen. (Een katalysator is een stof die een reactie vernelt zonder zelf te worden opgebruikt). Die katalytische enzymen hebben vaak porfyrines in het actieve centrum die verantwoordelijk zijn voor de katalyse. Een voorbeeld daarvan is het enzym Cytochroom P-450, dat oxidatiereacties kan katalyseren. In het laboratorium voor
Organische Scheikunde (Universiteit Nijmegen) worden kunstmatige, door de natuur geïnspireerde katalysatoren ontwikkeld, die ook opgebouwd zijn uit
porfyrine moleculen. De moleculen bestaan uit twaalf porfyrines (een dodecameer), die zijn gebonden aan een centraal kern-molecuul. Deze enorm grote moleculen zijn schijfvormig (diameter: 38 Å = 3,8 nm) en hun molecuulgewicht (15 kDa) is vergelijkbaar met dat van kleine eiwitten.
| Bouw van de porfyrine ringen |
|
|
|
Klik op Start voor een animatie:
rotatie van een porfyrine molecule van zij- tot vooraanzicht (192 KB) |
Door het preciese ontwerp hebben de porfyrine dodecameren zelf-assemblerende eigenschappen. Op koolstof-gecoate koper grids vormen deze moleculen stabiele, vaste ringen van enkele micrometers groot. De drijvende kracht achter de vorming van deze structuren zijn supramoleculaire interacties tussen electronenwolken van naburige porfyrines moleculen (zogenaamde "pi-pi-stacking"). De ringen werden zichtbaar gemaakt en onderzocht door middel van transmissie (TEM)- en scanning electronenmicroscopie (SEM). De preciese orientatie van individuele moleculen binnen de ringen kon achterhaald worden door gepolariseerd fluorescentie microscopie (Pol-Fluo) toe te passen; de verschillende kleuren van het uitgezonden licht geven de richting van de moleculen weer. Dat de moleculen stapelen en staafjes vormen is waargenomen met een scanning tunneling microscoop (STM; surf naar de
Scanning Probe Microscoop). (Onderzoeksproject van Marga Lensen)
| Porfyrine ringen onder verschillende microscopen |
|
 |
 |
 |
| Pol-Fluo = Polarisatie fluorescentie microscopie, STM = Scanning Tunneling microscopie, TEM = Transmissie Elektronenmicroscopie, SEM = Scanning Elektronenmicroscopie |
Aangezien de ringen binnenin leeg zijn, willen nanotechnologie onderzoekers van de Universiteit Nijmegen ze gebruiken als reactievaatjes. Ze willen de ringen vullen met substraatoplossingen en de porfyrines aan het oppervlak als katalysatoren laten werken. De doelreactie is de epoxidatie (de chemische omzetting waarin een zuurstofatoom in de dubbele binding van een alkeen wordt ingebouwd), die in de natuur wordt gekatalyseerd door het enzym Cytochroom P-450. Bij de mens zit Cytochroom P-450 in de lever, waar het verantwoordelijk is voor de omzetting van giftige stoffen in onschuldige produkten.
Applet software ontwikkeling: Jeroen van Beurden
Teksten en beelden: Marga Lensen, Elisabeth Pierson en Huub Geurts
Webstructuur: Remco Aalbers
