Een team van wetenschappers onder leiding van Berkeley Lab heeft een bibliotheek van kunstmatige eiwitten of "peptoïden" ontwikkeld die effectief "chelateren" of binden aan lanthaniden en actiniden, zware metalen die deel uitmaken van de zogenaamde f-blokelementen aan de onderkant van het periodiek systeem.

De nieuwe bibliotheek biedt onderzoekers een geautomatiseerd, high-throughput-methode voor het nauwkeurig ontwerpen van nieuwe peptoïden - eiwitachtige polymeren met een precieze volgorde van monomeereenheden - die lanthaniden zoals gadolinium chelateren, een veelgebruikt ingrediënt in MRI-contrastmiddelen, en actiniden zoals plutonium.

Zoals gerapporteerd in het journaal Chemische Wetenschappen , de onderzoekers hebben op maat gemaakte monomeren met f-blokbindende eigenschappen opgenomen op peptoïde steigers in de Molecular Foundry van Berkeley Lab. In deze eerste studie de onderzoekers assembleerden twee bio-geïnspireerde hydroxypyridinon- en catecholamide-monomeren op moleculaire complexen genaamd "tetrameren, " wat een bibliotheek opleverde van 16 chelerende peptoïden (ook bekend als "liganden"). De onderzoekers gebruikten vervolgens een op luminescentie gebaseerde techniek om te meten hoe goed elke chelerende peptoïde coördineerde met de lanthanide-kationen (positief geladen ionen) europium en terbium.

De onderzoekers ontdekten dat de chelaatvormende systemen met drie en vier hydroxypyridinon-functionele groepen een hoge affiniteit voor lanthanidemetalen vertonen, en in het bijzonder europium, wat suggereert dat deze op peptoïden gebaseerde chelatoren kunnen worden gebruikt om liganden te ontwerpen die op maat zijn gemaakt voor een breed scala aan toepassingen met f-blokmetalen, zoals chemische scheidingsprocessen, optimalisatie van optische apparaten, en farmaceutische ontwikkeling. In aanvulling, het uitbreiden van de techniek van de onderzoekers om extra monomeren op te nemen, zou mogelijk kunnen leiden tot veel grotere bibliotheken.

De studie werd geleid door Rebecca Abergel, een faculteitswetenschapper in de Chemical Sciences Division van Berkeley Lab en assistent-professor bij de afdeling Nuclear Engineering van UC Berkeley.