Wetenschappers van UNSW Sydney, samen met medewerkers van Western Sydney University en Nederland, waren verrast om te ontdekken dat diwaterstoffosfaatanionen - essentiële anorganische ionen voor cellulaire activiteit - binden met andere diwaterstoffosfaatanionen ondanks dat ze negatief geladen zijn.

Hetzelfde team maakte ook een molecuul dat deze diwaterstoffosfaatanionen kon 'grijpen' en afhankelijk van welk gekleurd licht erop scheen, ofwel hun beweging in oplossing verhogen of remmen.

Het onderzoek, die onlangs werd gepubliceerd in The Tijdschrift van de American Chemical Society , geeft nieuw inzicht in moleculaire interacties die optreden tijdens biochemische processen, terwijl nieuwe methoden worden geïntroduceerd voor het regelen van het transport van moleculen in oplossing.

Universitair hoofddocent Jon Beves van UNSW's School of Chemistry zegt dat chemici altijd hebben geweten dat diwaterstoffosfaat 'een beetje raar' was en moeilijk te bestuderen in oplossing, maar tot nu toe wist niemand wat er werkelijk gebeurde.

"Ons werk laat zien dat deze negatief geladen anionen feitelijk aan elkaar zijn gebonden, zelfs in verdunde oplossingen waar waterstofbruggen als extreem zwak worden beschouwd, " hij zegt.

"De waterstofbruggen tussen diwaterstoffosfaatanionen lijken verrassend sterk te zijn. Ze zijn sterk genoeg om afstoting van soortgelijke ladingen te overwinnen, en sterk genoeg om de anionclusters bij elkaar te houden, zelfs als ze zijn opgelost in waterstofbindende oplosmiddelen waarvan we verwachtten dat ze uit elkaar zouden vallen."

A/Prof. Beves zegt dat het nieuwe begrip ook een manier kan zijn om de structuur van biologische membranen te verklaren, of hoe RNA of DNA in oplossing tot elkaar worden aangetrokken, omdat bij deze interacties alle fosfaatgroepen betrokken zijn. En de mogelijkheid om de beweging van deze moleculen in oplossing te beheersen door licht te gebruiken, roept een aantal interessante ideeën op over hoe dit kan worden toegepast in biologische of omgevingssituaties.

"Gemengde vloeibare oplossingen bestaan ​​uit veel moleculen die allemaal willekeurig bewegen en tuimelen, "A/Prof. Beves zegt.

"Dit maakt het heel moeilijk om bijvoorbeeld waardevolle of vervuilende metalen te extraheren uit verdunde oplossingen, of medicijnmoleculen afleveren waar ze heen moeten in een menselijk lichaam. Als we de beweging van sommige van die moleculen zouden kunnen controleren en hen vertellen waar ze heen moeten, het zou die taken veel haalbaarder kunnen maken."

Maar A/Prof. Beves benadrukt dat dergelijke toepassingen een lange weg zouden zijn en veel meer onderzoek vergen. Voor nu, hij is enthousiast over het doen van belangrijk werk in een slecht begrepen gebied van fundamentele chemie.

Hij zegt dat het werk dat zijn team heeft uitgevoerd een organisch oplosmiddel heeft gebruikt dat dimethylsulfoxide wordt genoemd en hij stelt zich voor dat toekomstige studies zouden kijken of fosfaat zich op dezelfde manier gedraagt ​​in water. waar alle biologische chemie plaatsvindt.

Maar voor de volgende stap, zijn team onderzoekt hoe moleculen actief in oplossing kunnen worden getransporteerd.

"Onze volgende doelen zullen zijn om dit soort interacties te gebruiken om het transport van moleculen actief aan te sturen met behulp van licht, bijvoorbeeld, een laserpointer gebruiken om moleculen te laten bewegen."