Prikaz zemljevidov sprememb v dinamiki in strukturi molekul vode v bližini raztopin

Anonim

Kemiki na Ruhr-Universität Bochum so razvili novo metodo, ki jim omogoča spreminjanje dinamike in strukture molekul vode v bližini raztopin. S to tehniko, imenovano terahertz kalorimetrija, so raziskovali lastnosti hidratacijske lupine molekul raztopljenega alkohola. V prihodnosti želijo uporabiti metodo za vodno kartiranje okoli bolj zapletenih sistemov, kot so encimi, ki so lahko pomembni za načrtovanje zdravil.

Rezultate so objavili prof. Dr. Martina Havenith, predsednica fizikalne kemije II in predstavnica skupine za odličnost Resolv, z dr. Fabianom Böhmom in dr. Gerhardom Schwaabom v reviji Angewandte Chemie.

Zdaj lahko uporabimo metodo v realnem času

Temeljni biološki procesi, kot je encimska kataliza ali molekularna vezava, se pojavijo v vodni fazi. Kalorimetrija služi kot močno biofizično orodje za preučevanje molekularnega prepoznavanja in stabilnosti biomolekularnih sistemov z merjenjem sprememb v spremenljivih spremenljivkah termodinamike, npr. Z zgibanjem ali združevanjem beljakovin, z namenom, da bi prišlo do prenosa toplote, povezane s temi spremembami. Kalorimetrija določa, entalpijo in entropijo, ki so ukrepi prenosa toplote in motnje v sistemu.

Kalorimetrija je omejena na časovno obdobje od 1 do 100 sekund. V nasprotju s tem spektroskopski procesi, ki temeljijo na kratkih laserskih impulzih, lahko opravljajo meritve v časovnem merilu milijonskega ali milijarditega sekunde. Chemisti iz Bochuma so pokazali, da sta oba pristopa brezplačna.

"Z vzpostavitvijo terahertzovega kalorimeterja v dokaznem konceptu smo dosegli prvi cilj, da smo pri Evropskem raziskovalnem svetu uporabljali sredstva Advanced Grant, " pojasnjuje Martina Havenith.

Določitev strukture vodnih ovojnic

Lupina okoliških molekul vode, hidratacijska lupina, tvori okrog katerekoli raztopljene molekule. Rešitev vpliva na redno mrežo vodikovih mostov med vodnimi molekulami, kar povzroča, da se voda v hidratacijski lupini drugače razlikuje od proste vode. Struktura hidratacijske lupine je odvisna od oblike in kemične sestave raztopljene molekule.

Havenitova ekipa je raziskala hidratacijsko lupino petih različnih alkoholnih verig in so lahko s terahertzovo kalorimetrijo razvrstili različno strukturirano hidratacijsko vodo. Izpostavljenost impulzom terahertz zagotavlja prstne odtise vibracij v vodnem omrežju. To pa omogoča raziskovalcem, da ugotovijo temeljne količine, kot so entropija in entalpija.

"Metoda nam omogoča, da prvič spektroskopično preslikamo entropijo in entalpijo okrog raztopin, ki so ključni parametri za označevanje molekularnega prepoznavanja, " povzema Havenith.

menu
menu