Control of nucleation in supramolecular polymerization

Inzicht in werking van moleculaire machines in de cel

Natuurlijke moleculaire machines zetten chemische energie om in mechanische energie en zorgen daarmee voor de belangrijkste activiteiten in cellen, zoals vrachtvervoer, membraanvervorming en voortbeweging van de cel. Het cytoskelet is een natuurlijke moleculaire machine die door zelfassemblage richtingskracht kan genereren. Het ontwerpen van een kunstmatige tegenhanger van het cytoskelet is belangrijk bij de ontwikkeling van kunstmatige moleculaire machines. Een belangrijke stap in de manier waarop de natuurlijke cytoskeletten ladingen transporteren met een synthetische supramoleculaire polymerisatiemotor is de controle van de nucleatie.

In zijn promotieonderzoek richtte Qin Huang zich op de controle van nucleatie in supramoleculaire polymerisatie vanuit vier aspecten. Door de structuur van de bouwsteen af te stemmen, vond hij een strategie om een hoge kinetische barrière op te bouwen voor de ingesloten toestand van de bouwsteen, wat de nucleatietijd kan verlengen. Vervolgens voegde hij speciale moleculen toe die zichzelf niet zelf kunnen samenstellen maar een gespecialiseerde interactie hebben met de bouwsteen. Hiermee was het mogelijk de nucleatietijd van de bouwstenen juist te verkorten.

Door het relatief polaire oplosmiddel te mengen met een apolair oplosmiddel vond Huang een andere eenvoudige strategie om een hoge kinetische barrière op te bouwen om de nucleatietijd te verlengen tot op de schaal van minuten voor de ingesloten bouwstenen met de stabilisatie van solvatatie. Ten slotte onderzocht hij de invloed van het grensvlak tussen de oplossing en de vaste stof op de supramoleculaire polymerisatie.

Qin Huang verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Moleculaire Anorganische Chemie van het Stratingh Instituut met financiering via de Chinese Scholarship Council.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/3c3bd21c-3b12-41dc-80d5-cbd322353485