UvA-scheikundigen bouwen een nieuw meetapparaatje voor moleculen
UvA-scheikundigen bouwden een meetapparaatje, de IR-DOSY-cel, om met infraroodmetingen mengsels moleculen te identificeren door ze eerst op grootte te scheiden. Dat laatste is nieuw en belooft allerlei toepassing.
‘Ik geloof dat het een vrijdagmiddag was, toen ik de e-mail van Sander (Woutersen) kreeg,’ herinnert fysisch chemicus en postdoc Giulia Giubertoni zich. ‘Kijk Giulia,’ schreef hij. ‘Ik had nog een idee, misschien kunnen we dat vanmiddag eens uitproberen.’
Het idee van hoogleraar fysische chemie Sander Woutersen was om een meetinstrument te bouwen dat mengsels van moleculen kan identificeren met infrarood (IR) licht. Onder infrarood licht heeft elk molecuul een unieke vingerafdruk. Alleen, in een mengsel van moleculen liggen die vingerafddrukken over elkaar heen en zijn ze vaak niet te onderscheiden.
‘Dat is het ‘drama’ van spectroscopieMethode dat met licht meet hoeveel en welke chemische stof aanwezig is.,’ verzucht Giubertoni. Om dat te verhelpen zou de techniek die Woutersen in gedachten had iets extra’s doen: vóór de IR-meting de moleculen scheiden op grootte.
Eiwitclusters
Dat zou wel eens handig kunnen zijn voor onderzoek naar neurologische ziekten zoals Alzheimer of Parkinson. Bij deze ziekten klonteren eiwitten samen tot clusters in de hersenen. Dit geeft een mengsel van eiwitten met verschillende grootte. Om de individuele moleculen te identificeren moeten de moleculen dus gescheiden worden op grootte.
Het geldt overigens niet alleen voor clusters van eiwitten: ook chemische en farmaceutische bedrijven die moleculen maken, krijgen in het reactiemengsel altijd een mix van moleculen die ze moeten identificeren.
Back to the future
En daar komt het apparaatje van Giubertoni en Woutersen om de hoek kijken. Vóór de infraroodmeting scheidt het de moleculen op grootte door gebruik te maken van diffusie. De moleculen komen in een Y-vormig kanaaltje, dat de vriendin van Giulia doet denken aan de flux-capacitor in de film Back to the Future. Vanaf de ene kant komt het mengsel van moleculen binnen, vanaf de andere ingang gewoon water.
Dan wordt de stroming stopgezet en verspreiden de moleculen zich in het water, zoals thee in je kopje. De kleine moleculen komen het eerst aan en de grotere moleculen doen er langer over. Zo kan een IR-meting op verschillende tijdstippen worden uitgevoerd, en worden de moleculen geordend op grootte: IR-Diffusion Ordered Spectroscopy (IR-DOSY).
Moleculen op grootte scheiden met diffusie bestond al langer voor andere meettechnieken zoals Nuclear Magnetic Resonance (NMR) waarbij een magnetisch veld wordt gebruikt om moleculen te identificeren. NMR-DOSY bestaat al twintig jaar. Voordat Sander Woutersen ermee kwam, was niemand op het idee gekomen om hetzelfde te doen voor infraroodmetingen.
Donkeyproof
Giubertoni bouwde een prototype van het apparaat en liet het draaien op haar MatLab-code. ‘De IR-DOSY is nu Giulia-proof. We willen hem donkeyproof maken: iedereen moet het apparaat kunnen gebruiken.’
Onlangs publiceerden de onderzoekers de resultaten in het chemisch vakblad Angewandte Chemie. Ook vroegen ze een patent aan voor de uitvinding. Woutersen: ‘Verbazingwekkend genoeg lijkt het patent nog vrij. Het kan namelijk altijd zijn dat iemand anders al op hetzelfde idee is gekomen.’
Verder ontwikkelen aan de UvA
Het apparaat is ontwikkeld als een ‘opzetstuk’ voor de bestaande spectrofotometersApparaat dat met licht meet hoeveel en welke chemische stof aanwezig is. die in elk scheikundig lab te vinden zijn. En dan is het plug and play. Vanuit de industrie lijkt er al interesse voor de IR-DOSY-cel. Voorlopig gaan Giubertoni en Woutersen de IR-DOSY verder ontwikkelen aan de UvA met de 160.000 euro subsidie (Demonstrator Grant) die ze ontvingen. ‘We gaan een nieuwe postdoc inhuren die hier fulltime aan gaat werken.’
