Porfyrine ringen |
|||||||||||||||||||||
Porfyrine ringen: zelf-assemblerende katalysator moleculen
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.
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)
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
|
|||||||||||||||||||||
