Foto: iRaspa
wetenschap

Chemicus maakt app om moleculen in 3D te analyseren

Marleen Hoebe,
29 maart 2018 - 13:39

Misschien heb je op de middelbare school bij scheikunde weleens met een bouwdoos het molecuul water in elkaar gezet. Handig, want zo weet je hoe een molecuul er in 3D uitziet. Chemicus David Dubbeldam heeft een gratis app ontworpen waarmee je dat online kunt doen. ‘Soms wil je een molecuul met wel honderdduizend atomen bekijken, dat ga je natuurlijk niet eerst met de hand namaken.’

David Dubbeldam is met andere onderzoekers meer dan tien jaar bezig geweest om de app iRaspa te ontwerpen. ‘We hebben het compleet van de grond af aan gecodeerd met moderne technieken,’ vertelt hij. ‘Er bestaan wel al programma’s waarmee je de structuren van moleculen kunt visualiseren, maar deze waren te veel gericht op specialistische vakgebieden. Het is bijvoorbeeld heel lastig om in een twee-dimensionaal plaatje een gevoel van diepte te hebben. Bij die programma’s moet je dan steeds het molecuul ronddraaien om de drie-dimensionale structuur goed te zien. Onze app gebruikt schaduw waardoor de diepte in 3D-structuur goed zichtbaar is.’

Foto: Bob Bronshoff
Chemicus David Dubbeldam

Alleen voor Mac

Die wens om betere plaatjes voor onderwijs, wetenschappelijke publicaties en presentaties te maken was niet alleen bij Dubbeldam aanwezig. ‘Steeds meer mensen om me heen kregen interesse in de plaatjes die we maakten,’ aldus Dubbeldam. De onderzoekers besloten daarom ook de app gratis beschikbaar te stellen voor anderen in de Mac App Store.

 

‘We hebben er bewust voor gekozen om de app voor slechts één besturingssysteem te perfectioneren en niet om een versie te maken die op elk besturingssysteem werkt, zoals Windows en Linux,’ vertelt Dubbeldam. ‘Dat hebben we gedaan  omdat elk systeem weer op een andere manier gebruikmaakt van grafische kaartenGrafische kaarten zijn kaarten met een chip die beeldsignalen doorsturen van een computer naar een beeldscherm.. Als je het voor alle systemen bruikbaar wilt maken, zijn veel functies niet mogelijk. Nu kunnen we via iCloud een database met achtduizend bestaande molecuul- en kristalstructuren leveren. Andere programma’s hebben dit niet.’

Foto: iRaspa
Links: kristal in een ander programma met 2D-weergave. Rechts: kristal in iRaspa.

In silico design

Iedereen kan via de database bestaande molecuul- en kristalstructuren laden in iRaspa en dan zelf aanpassen. ‘Soms wil je een molecuul met wel honderdduizend atomen bekijken en veranderen,’ zegt Dubbeldam. ‘Dat ga je natuurlijk niet eerst met de hand namaken.’ Daarnaast kun je je eigen structuren maken en met iemand anders tegelijkertijd in deze structuren werken. Zelfs als de ander helemaal aan de andere kant van de wereld zit. Het werkt een beetje hetzelfde als in Google Docs.’

‘Mensen zijn heel visueel ingesteld, in 3D krijgen ze een goed beeld van een molecuul’

‘Als je iets aanpast, krijgt degene die in hetzelfde bestand zit, onmiddelijk een aanpassing te zien,’ legt hij uit. ‘Door de vorm en chemische samenstelling te veranderen, kun je bestuderen of een molecuul nog beter door een bepaald kanaal past en zo bijvoorbeeld beter een cel binnengaat. Dit ontwerpproces op de computer wordt in silico design genoemd. Het is een vrij goedkope manier om moleculen te onderzoeken. Verder kun je een molecuul dat je in een experiment bent tegengekomen namaken in het programma. Zo kun je de structuur goed bekijken en beter begrijpen welke eigenschappen ervoor zorgen dat een molecuul op een bepaalde manier werkt.’

 

De app is niet alleen voor chemici en andere wetenschappers bedoeld, maar ook voor studenten. ‘iRaspa is voor iedereen die wil weten hoe een bepaald molecuul eruit ziet,’ zegt Dubbeldam. ‘Vaak is het wel duidelijk wat de schematische structuur is, maar in 3D krijg je een hoop inzicht in de grootte en vorm van een molecuul. Mensen zijn heel visueel ingesteld, dus op deze manier krijgen ze een goed beeld.’

 

Meer lezen over de app of hem downloaden kan op de site van iRaspa.