Water als geheim agent: nieuw onderzoek onthult bindende krachten van moleculen!

Water als geheim agent: nieuw onderzoek onthult bindende krachten van moleculen!

Een team van onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en de Constructor Universiteit in Bremen hebben baanbrekend bewijs geleverd: ‘opgesloten’ water kan de binding tussen moleculen versterken. Deze resultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde vaktijdschriftToegepaste Chemie Internationale Editienieuwe perspectieven openen voor de ontwikkeling van innovatieve medicijnen en materialen. Tot nu toe was het onduidelijk of water dat gevangen zit in moleculaire ‘pockets’, zoals eiwitbindingsplaatsen of synthetische receptoren, een neutrale rol speelt of de interacties tussen moleculen beïnvloedt.

Dr. Frank Biedermann van het KIT legt uit dat water in nauwe ruimtes een energetisch gespannen vorm aanneemt. Deze specifieke vorm van water wordt 'hoge energie' genoemd en gedraagt ​​zich ongeveer zoals mensen in een overvolle lift: het duwt opzij wanneer een ander molecuul binnenkomt, waardoor de band tussen het nieuwe molecuul en de zak wordt versterkt. Professor Werner Nau, medeleider van het onderzoek, benadrukt dat de bindende kracht van dit hoogenergetische water rechtstreeks afhankelijk is van de energetische spanning ervan.

Impact op de ontwikkeling van geneesmiddelen en de materiaalkunde

De huidige studie, die ook wordt ondersteund door nauwkeurige thermodynamische analyses, laat zien dat hoogenergetische watermoleculen een centrale rol spelen bij de vorming van moleculaire bindingen. Deze bevinding is vooral belangrijk voor de ontwikkeling van geneesmiddelen. Energierijk water zou kunnen worden gebruikt om actieve ingrediënten stabieler in het eiwit te verankeren. In de materiaalkunde zou het doelgericht creëren van holtes die dergelijk water buitensluiten de detectie- en opslagprestaties van materialen kunnen verbeteren.

Bij het onderzoek werd gebruik gemaakt van het gastheermolecuul cucurbit[8]uril, dat een eenvoudiger analyse mogelijk maakt dan complexe systemen zoals eiwitten. Deze combinatie van uiterst nauwkeurige calorimetrie en theoretische modellen, ontwikkeld door dr. Jeffry Setiadi en professor Michael K. Gilson van de Universiteit van Californië, San Diego, levert waardevolle kwantitatieve gegevens op over de rol van water in bindingsprocessen. De resultaten ondersteunen het belang van op water gebaseerde chemie en laten zien hoe verplaatst water de bindingsenergie tussen moleculen kan vergroten, wat een belangrijke bijdrage levert aan de waterige chemie. idw-online.de rapporteert dat deze studie ook relevante vooruitgang in de watereigendomsmodellering benadrukt.

De rol van water in de chemie

De essentiële rol van water in chemische reacties en biologische processen staat buiten kijf. Geschiedenissen uit de waterige chemie laten zien hoe belangrijk het is om het gedrag van water in verschillende contexten te begrijpen. Water is niet alleen een levenselixer; de unieke eigenschappen, zoals de hoge oppervlaktespanning en het vermogen om veel stoffen op te lossen, maken het tot een onmisbaar onderdeel van veel processen. Het omringt en scheidt ionen in ionische verbindingen en verandert zijn gedrag op basis van temperatuur- en drukomstandigheden.

Vooruitgang in de toepassing van datagestuurde methoden en computationele modellering stelt onderzoekers in staat het gedrag van water op innovatieve wijze te bestuderen, waardoor de grenzen van traditioneel begrip worden verlegd. Toekomstig onderzoek op het gebied van de waterchemie zou kunnen helpen nieuwe manieren te vinden om de waterkwaliteit te verbeteren en efficiënte materialen te ontwikkelen die nauw samenwerken met de eigenschappen van water. scisimple.com benadrukt dat toekomstig onderzoek zich richt op het dynamische veld van de waterchemie en interessante perspectieven biedt.