Ao construir com moléculas, é importante entender como eles se unem. O problema é que os métodos usados ​​para medir isso são eles próprios um fator de influência no processo. Nos dias de hoje Nature Communications , pesquisadores da TU Eindhoven, liderado pelo professor Bert Meijer, apresentam um método que exclui essa influência e que pode medir a rapidez com que pequenas moléculas se separam de uma entidade molecular maior dissolvida em água. O que é especial sobre esse método é que ele normalmente é usado para uma aplicação bem diferente.

Antes que um mecânico de automóveis possa fazer um carro, ele precisa saber sobre os componentes constituintes. O mesmo é verdadeiro para 'construir' com moléculas, por exemplo, para criar cápsulas para transportar drogas através do corpo humano ou para fazer um hidrogel médico para entrega local de drogas e terapia com células-tronco.

Monômeros para polímeros

Tais cápsulas ou materiais tendem a ser feitos de polímeros que, por sua vez, são construídos com blocos de construção menores, ou monômeros. Em moléculas de automontagem, esses monômeros formam polímeros por si próprios, por exemplo, na forma de fios longos ou pequenos grânulos nos quais os medicamentos podem ser transportados.

Os monômeros nessa automontagem, os polímeros supramoleculares não estão ligados uns aos outros, mas ligeiramente aderem uns aos outros. Isso dá aos monômeros espaço para se desprender e reconectar ao polímero. A temperatura ambiente ou a acidez (pH) influenciam esta mobilidade. Portanto, é importante que pesquisadores ou fabricantes saibam disso se desejam empregar cápsulas no corpo humano onde a temperatura e o nível de acidez não são os mesmos em todos os lugares.

Deutério em vez de corante

A medição dessa mobilidade geralmente é feita pelo acoplamento de um corante à molécula, mas o problema com isso é que o corante é mais pesado do que a molécula e, portanto, tem influência no próprio movimento. Aluno de doutorado René Lafleur, junto com o colega Xianwen Lou, demonstrou agora que este não é o caso quando se usa o método de 'espectrometria de massa de troca de hidrogênio / deutério'. Este método já é usado para estudar o dobramento de proteínas - também um tipo de polímero - mas até agora não foi usado para esta aplicação.

Então, como isso funciona? Uma vez que os monômeros que foram dissolvidos em água aderiram uns aos outros e formaram um polímero, os pesquisadores os dissolvem em água pesada. Os monômeros que se desprendem do polímero entram em contato com o deutério na água pesada, em que o átomo de hidrogênio é substituído por um átomo de deutério, que é um pouco mais pesado. O peso extra, Contudo, é cerca de 450 vezes menor que o corante que é empregado atualmente, e assim esse peso extra não afeta a mobilidade.

Movimentos menores podem ser medidos

A pequena mudança na massa pode ser detectada por Lafleur e Lou, e pode ser medido mais uma vez quando o monômero se reconecta ao polímero. A velocidade na qual os monômeros aumentam em massa, portanto, fornece uma medida para a velocidade na qual os monômeros se separam do polímero.

Um aspecto especial dos resultados da pesquisa é que, embora muitos monômeros se separem do polímero em poucos minutos e, assim, aumentem de massa, outros precisam de um período de horas ou mesmo dias para fazê-lo. Além disso, os pesquisadores demonstraram que uma pequena mudança no tamanho do monômero afeta a mobilidade. Monômeros maiores permanecem no polímero por mais tempo e são menos móveis do que monômeros menores. Essas diferenças não puderam ser medidas antes porque as moléculas de corante empregadas eram muito grandes; o método HDX-MS agora pode até mesmo medir o efeito das pequenas diferenças no tamanho da molécula sobre a mobilidade das moléculas.