Marialucia Longo en Tobias Schrader van het Jülich Center for Neutron Science (JCNS) gebaseerd op FRM II in Garching, Duitsland heeft een kristallisatiekamer ontworpen en getest om grote eiwitkristallen te laten groeien.

De kamer bestaat uit twee ronde roestvrijstalen houders met Peltier-verwarmingselementen, om de temperatuuromstandigheden te regelen, en een glazen venster om kristalgroei te volgen. Het ronde ontwerp zorgt voor een gelijkmatige temperatuurverdeling om hopelijk een uniforme temperatuurregeling in alle richtingen te bieden.

Tussen de houders er wordt een Teflon "spacer" geplaatst die de kristallisatiekamer zelf vormt, waar alle actie plaatsvindt. De afstandsmodule is uitwisselbaar om verschillende configuraties mogelijk te maken en een keuze aan kristallisatiemethoden te bieden (momenteel, dampdiffusie en batch kristallisatie spacers zijn beschikbaar). Naast een compartiment voor het kristal om in te groeien, deze spacers hebben ook pijpinlaten en -uitlaten om eiwitoplossingen in en uit te transporteren. De spacers zijn ontworpen en in 3D geprint met de hulp van ingenieurs van het Forschungszentrum Jülich in West-Duitsland.

Postdoctoraal onderzoeker Marialucia Longo werkte meer dan een jaar aan het ontwerp en de productie van het apparaat, met deskundige hulp van Neils Lumma in Jülich. Het is nu in de testfase. Longo begon met kippenei-eiwit lysoyzme, omdat het een bekend eiwit is en snel en gemakkelijk grote kristallen vormt. Andere potentiële kandidaten zijn thermolysine en streptavidine, tot nu, grote kristallen hiervan zijn ongrijpbaar geweest. Streptavidine zou een bijzonder interessant molecuul zijn om met neutronen te bestuderen, omdat er niet veel bekend is over de waterstofbindingen aan het biotine-ligand in de structuur. Een kristal groot genoeg maken om te bestuderen met neutronentechnieken zou hier licht op kunnen werpen.

Echter, Longo komt veel obstakels tegen en heeft nog genoeg problemen om op te lossen. Niet in de laatste plaats omdat met een achtergrond in DNA en inelastische verstrooiing, ze heeft eerst moeten leren over eiwitten en elastische verstrooiing.

Dan waren er problemen in het apparaat zelf:, inclusief ongewenste luchtbellen in de kamer, onvoldoende prestaties van de afdichting en onbetrouwbare temperatuurregeling. Bijzonder frustrerend zijn de gebruiksonvriendelijke verwarmingselementen. Het aanpassen van de temperatuur met behulp van knoppen en twee minuten wachten tot de temperatuurregelaar de normale werking hervat, is tijdrovend en moeilijk gebleken. Verwacht wordt dat een computerkoppeling met de temperatuurregelaar het mogelijk kan maken om de temperatuur geleidelijk te verlagen, bijv. met één graad per dag. Dit vraagt ​​om ontwikkeling, maar zou de zoektocht naar grotere kristallen kunnen helpen.

uiteindelijk, de ambitie van het team is om dit apparaat te gebruiken om kristallen te produceren voor gebruik op het instrument BIODIFF, een geavanceerd instrument dat idealiter een kristalvolume van minimaal 0,1 mm3 nodig heeft. BIODIFF is een monochromatische eenkristaldiffractometer - een gezamenlijk project van de FRM II (TUM) en JCNS (Forschungszentrum Jülich), gerund door Tobias Schrader en Andreas Ostermann, die ook een grote hulp is geweest bij dit project.

Tot dusver, de grootste kristallen die ze hebben laten groeien zijn 0,2 mm ³ met behulp van het model eiwit lysozym. Nu SINE2020 zijn einde bereikt, dit project wordt voortgezet met extra financiering van Forschungszentrum Jülich.