Anfängliche Experimente einer Technik zum Nachweis der Stärke bestimmter Ionen-Elektronen-Wechselwirkungen in Wasser führten zu unerwarteten Ergebnissen. Die Wechselwirkungen zwischen positiv geladenen Ionen (Kationen) und negativ geladenen pi(π)-Elektronen gelten in Sachen Leistung als wichtigste Einflussgröße. Solche Wechselwirkungen sind in biologischen Systemen üblich und an einer Vielzahl wasserbasierter Aktivitäten beteiligt, darunter Proteinfaltung, molekulare Erkennung und Ionentransport. Forscher hatten jedoch Schwierigkeiten, Kation-Pi(π)-Wechselwirkungen in solchen wässrigen Umgebungen zu untersuchen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus China hat eine Technik entwickelt, mit der untersucht werden kann, wie Wassermoleküle die Stärke von Kation-Pi(π)-Wechselwirkungen beeinflussen.
Laut dem Team könnte dieser Ansatz modifiziert werden, um die Stärke anderer mysteriöser Wechselwirkungen zu messen.
Frühere Techniken wurden entwickelt, um Kation-Pi(π)-Wechselwirkungen unter Gasbedingungen zu überwachen, bei denen die Umgebung wenig Einfluss auf das System hat. Wasser ist in allen biologischen Systemen vorhanden, aber nur halbquantitative Techniken wurden verwendet, um Kation-Pi(π)-Wechselwirkungen in flüssigen Medien zu bewerten.
Verwendung der Rasterkraftmikroskopie (AFM)
Um dieses Problem zu umgehen, untersucht das Team die Kation-Pi(π)-Wechselwirkung für ein einzelnes Molekül mit Rasterkraftmikroskopie (AFM). Forscher haben zuvor gezeigt, dass die Intensität des abstoßenden Kontakts zwischen einem einzelnen hydrophoben Polymer und Wasser mit einem AFM bewertet werden kann. Heute entdeckten sie, dass damit auch die Kation-Pi(π)-Wechselwirkung untersucht werden kann.
Während das Forschungsteam diese Wechselwirkung für Lithium-, Natrium-, Kalium- und Ammoniumkationen maß, entdeckten sie, dass das „Togramm“ der Kation-Pi(π)-Bindungsenergie in Wasser anders war als in Luft.
Das Team erklärt diese überraschende Sequenz mit Änderungen in den Hydratationseigenschaften der Kationen. Laut den Forschern könnten die Ergebnisse die Entwicklung von Materialien mit größerer Bindungsfähigkeit und Arzneimitteln mit verbesserter Wirksamkeit anleiten.
Quelle: physical.aps.org/articles/v16/s36
📩 18/03/2023 17:34