Al construir con moléculas, es importante comprender cómo se pegan entre sí. El problema es que los métodos utilizados para medir esto son en sí mismos un factor de influencia en el proceso. En el de hoy Comunicaciones de la naturaleza , investigadores de TU Eindhoven, dirigido por el profesor Bert Meijer, presentan un método que excluye esta influencia y que puede medir la rapidez con que las moléculas pequeñas se desprenden de una entidad molecular más grande disuelta en agua. Lo especial de este método es que normalmente se utiliza para una aplicación bastante diferente.

Antes de que un mecánico de automóviles pueda fabricar un automóvil, necesita conocer los componentes constituyentes. Lo mismo ocurre con la 'construcción' con moléculas, por ejemplo, para crear cápsulas para transportar medicamentos a través del cuerpo humano o para hacer un hidrogel médico para la administración local de medicamentos y la terapia con células madre.

Monómeros para polímeros

Tales cápsulas o materiales tienden a estar hechos de polímeros que, Sucesivamente, están construidos con bloques de construcción más pequeños, o monómeros. En moléculas de autoensamblaje, estos monómeros forman polímeros por sí mismos, por ejemplo, en forma de hilos largos o pequeños gránulos en los que se pueden transportar medicamentos.

Los monómeros en estos autoensamblantes, Los polímeros supramoleculares no están unidos entre sí, sino que se adhieren ligeramente entre sí. Esto da a los monómeros la posibilidad de desprenderse y volver a adherirse al polímero. La temperatura ambiente o la acidez (pH) influye en esta movilidad. Por lo tanto, es importante que los investigadores o los fabricantes sepan esto si desean emplear cápsulas en el cuerpo humano donde la temperatura y el nivel de acidez no son los mismos en todas partes.

Deuterio en lugar de tinte

La medición de dicha movilidad generalmente se realiza acoplando un tinte a la molécula, pero el problema con esto es que el tinte es más pesado que la molécula y, por lo tanto, tiene una influencia en el movimiento en sí. Estudiante de doctorado René Lafleur, junto con su colega Xianwen Lou, ha demostrado ahora que este no es el caso cuando se utiliza el método de "espectrometría de masas de intercambio de hidrógeno / deuterio". Este método ya se utiliza para estudiar el plegamiento de proteínas, también un tipo de polímero, pero hasta la fecha no se ha utilizado para esta aplicación.

¿Entonces, cómo funciona? Una vez que los monómeros que se han disuelto en agua se han pegado entre sí y han formado un polímero, los investigadores los disuelven en agua pesada. Los monómeros que se desprenden del polímero entran en contacto con el deuterio del agua pesada, donde el átomo de hidrógeno es reemplazado por un átomo de deuterio, que es un poco más pesado. El peso extra, sin embargo, es alrededor de 450 veces más pequeño que el tinte que se utiliza actualmente, por lo que este peso extra no afecta la movilidad.

Se pueden medir movimientos más pequeños

El pequeño cambio de masa puede ser detectado por Lafleur y Lou, y se puede medir una vez más cuando el monómero se vuelve a adherir al polímero. Por tanto, la velocidad a la que los monómeros aumentan de masa proporciona una medida de la velocidad a la que los monómeros se desprenden del polímero.

Un aspecto especial de los resultados de la investigación es que, si bien muchos monómeros se desprenden del polímero en unos pocos minutos y, por lo tanto, aumentan de masa, otros necesitan un período de horas o incluso días para hacerlo. Además, los investigadores han demostrado que un pequeño cambio en el tamaño del monómero afecta la movilidad. Los monómeros más grandes permanecen en el polímero durante más tiempo y se mueven con menos rapidez que los monómeros más pequeños. Estas diferencias no se podían medir antes porque las moléculas de colorante empleadas eran demasiado grandes; el método HDX-MS ahora puede incluso medir el efecto de las pequeñas diferencias en el tamaño de las moléculas sobre la movilidad de las moléculas.