Il contenitore per esposizione novello del nanoscale ha potuto contribuire a rivelare la struttura delle molecole di duro studio

I ricercatori al Dipartimento per l'energia il laboratorio nazionale del Lawrence Berkeley (laboratorio di Berkeley) ed Uc Berkeley hanno creato una specie di contenitore per esposizione del nanoscale che permette alle nuove visualizzazioni del atomico-disgaggio del prodotto chimico di duro studio e dei campioni biologici.

La loro opera, pubblicata il 18 agosto online nella scienza del giornale, ha potuto contribuire a rivelare i nuovi dettagli strutturali per un intervallo delle molecole provocatorie--compreso i composti chimici complessi e le droghe potenzialmente nuove--stabilizzandoli strutture solide dell'interno conosciute come le strutture metallorganiche (MOFs).

I ricercatori hanno presentato una serie di molecole differenti che chimicamente sono state limitate dentro i questi MOFs poroso, ciascuna che misurano circa 100 millionths di un metro attraverso e le tecniche allora usate dei raggi x per determinare la struttura molecolare precisa dei campioni dentro il MOFs.

I campioni hanno variato da un alcool semplice ad un'ormone vegetale complessa ed il nuovo metodo, definito “caloria„ per l'allineamento covalente (le molecole formano un tipo di legame chimico conosciuto come un'obbligazione covalente nel MOFs), permette ai ricercatori di determinare la struttura completa di una molecola da un singolo cristallo di MOF che contiene le molecole del campione nei sui pori.

Il MOFs nello studio, che sono identici e sono facili da fabbricare in grandi numeri, se una specie di spina dorsale per le molecole del campione che le hanno tenute ancora per i raggi x studia--le molecole altrimenti possono essere traballanti e difficili da stabilizzarsi. I ricercatori hanno preparato i campioni immergendo il MOFs nelle soluzioni che contengono le miscele molecolari differenti e poi che le riscaldano finché non cristallizzassero.

“Abbiamo voluto dimostrare che qualcuno di questi molecole, non importa come complesso, potessero essere incorporate e la loro struttura essere determinate dentro il MOFs,„ abbiamo detto Omar Yaghi, uno scienziato dei materiali al laboratorio di Berkeley e professore di chimica a Uc Berkeley che piombo la ricerca.

Il MOFs egualmente possiede una manualità particolare conosciuta come “la chiralità„--come una persona sinistra contro una persona di mano destra--quello lega selettivamente con i campioni molecolari che egualmente possiedono questa manualità. La differenza nella manualità di una molecola è particolarmente importante per i prodotti farmaceutici, poichè può significare la differenza fra una medicina e un veleno.

“Questo è uno dei sacri Graal: come cristallizzare le molecole complesse e determinare la loro chiralità,„ Yaghi ha detto.

Seungkyu Lee e Eugene A. Kapustin, i ricercatori del laboratorio di Berkeley ed i dottorandi di Uc Berkeley che hanno partecipato all'ultimo lavoro, hanno detto le proteine di duro studio, come quelli importanti per lo sviluppo della droga, sono obiettivi prioritari per la nuova tecnica.

“Stiamo tendendo a quelle molecole di cui non sono stati cristallizzati mai prima,„ Kapustin abbiamo detto. “Che è il nostro punto seguente. Così possiamo non solo mostrare la disposizione degli atomi, ma anche la manualità delle molecole, in cui le ditte farmaceutiche sono interessate.„

Uno di migliori metodi per lo studio della struttura 3-D di tutta la molecola in dettaglio atomico è di formarla in un cristallo. Poi, i ricercatori indicano l'indicatore luminoso intenso dei raggi x al cristallo, che produce un reticolo dei punti--come indicatore luminoso fuori di una palla della discoteca. Tali reticoli serviscono da impronta digitale per completamente la mappatura della struttura 3-D della molecola.

Alcune molecole sono difficili da formarsi nei cristalli, sebbene ed il trattamento di cristallizzazione della molecola singola possa comprendere in alcuni casi gli anni di sforzo e di spesa.

“Cristallizzare una molecola comprende tipicamente un metodo di prova-e-errore,„ Yaghi ha detto. “Ogni chimico e biologo deve presentare a questo trattamento. Ma in questo materiale di MOF non avete bisogno tutto di quello--intrappola la molecola e gli ordini. È un modo oltrepassare che approccio di prova-e-errore a cristallografia.„

I tipi differenti di MOFs, con differenti dimensioni del poro, potrebbero essere provati per scoprire quale lavoro la cosa migliore con differenti tipi di campioni, Lee ha detto.

D'importanza, il MOFs nell'ultimo studio non è sembrato distorcere la struttura naturale e intatta delle molecole. I ricercatori dicono che è possibile determinare la struttura 3-D completa di una molecola anche se i campioni riempiono soltanto circa 30 per cento dei pori di un MOF.

I ricercatori hanno determinato la struttura atomica del MOFs e le molecole rilegate con i raggi x alla sorgente luminosa avanzata del laboratorio di Berkeley (ALS) ed egualmente hanno studiato il MOFs facendo uso di una tecnica chiamata a risonanza magnetica nucleare (NMR) alla fonderia molecolare del laboratorio di Berkeley.

In tutto, i ricercatori hanno studiato 16 molecole differenti limitate dentro i pori di MOF, compresi un'ormone vegetale chiamata acido jasmonic di cui la struttura chirale direttamente non era stata determinata mai prima, l'altra ormone vegetale conosciuta come le gibberelline, metanolo ed altri acidi ed alcool.

I metalli nella struttura di MOF stesso possono realmente servire a migliorare la qualità delle immagini dei raggi x, Kapustin ha detto, aggiungenti che su un caso la tecnica ha permesso che i ricercatori distinguessero fra due ormoni vegetali quasi identiche ha basato sulla differenza in una singola obbligazione atomica.

I ricercatori potrebbero vedere i dettagli strutturali giù ai centesimi di un nanometro--di meno che il diametro di alcuni atomi. “Potete vedere con tale precisione se è un legame doppio o una singola obbligazione, o se questo è un atomo di carbonio o un certo altro atomo,„ Lee ha detto. “Una volta che legate una molecola nel MOF, potete imparare molto precisamente la struttura assoluta poiché la chiralità del MOF servisce da riferimento durante il perfezionamento della struttura.„

Source:

DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory