Door massaspectroscopie te combineren met verdere analytische en simulatietechnieken, onderzoekers hebben belangrijke verschillen onthuld in de fragmentatie van dipeptide-biomoleculen met verschillende chirale structuren.

'Chiraliteit' beschrijft het verschil in structuur tussen twee moleculen die, of bijna spiegelbeelden van elkaar zijn. Hoewel hun chemische formules identiek zijn, deze moleculen hebben iets andere eigenschappen, waardoor het nuttig is voor chemici om ze te onderscheiden. De techniek van 'massaspectroscopie' kan gedetailleerde informatie verschaffen over hun complexe moleculaire structuren, maar het is ook blind voor eventuele verschillen tussen hun chirale structuren. In nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ D , een team onder leiding van Anne Zehnacker aan de Paris-Saclay University combineert massaspectroscopie met een reeks andere simulatie- en analytische technieken, waardoor ze onderscheid kunnen maken tussen twee chirale vormen van een dipeptide-biomolecuul.

Het gecombineerde vermogen van chemici om onderscheid te maken tussen chirale moleculen, en hun structuren in detail analyseren, zou een veel geavanceerdere analyse en manipulatie van complexe stoffen mogelijk maken. Massaspectroscopie omvat het uit elkaar halen van de geïoniseerde vormen van moleculen, vervolgens het scheiden van de resulterende fragmenten door hun massa-tot-lading verhoudingen. Moleculen kunnen op een aantal verschillende manieren worden gefragmenteerd, waaronder bombardement met meerdere infraroodfotonen, of botsingen met neutrale moleculen, zoals helium of stikstof. Alternatieve manieren om moleculen te bestuderen zijn onder meer laserspectroscopie, die meet hoe moleculen interageren met licht op verschillende golflengten. In aanvulling, simulaties en theoretische berekeningen kunnen de dynamica en kwantumeigenschappen van moleculen verklaren.

In hun studie hebben Het team van Zehnacker gebruikte een combinatie van deze technieken om de chirale structuren van een bepaald dipeptide-biomolecuul te bestuderen. Na het vangen van de geïoniseerde moleculen met behulp van elektrische velden, de onderzoekers voerden massaspectroscopie uit, en analyseerde vervolgens de fragmenten met behulp van laserspectroscopie. Ze ontdekten dat de resulterende lichtspectra veel sterker werden beïnvloed door de chiraliteit van de moleculen wanneer ze uiteenvielen door botsingen, in tegenstelling tot fotonen. Zoals blijkt uit een combinatie van kwantumberekeningen en chemische dynamische simulaties, dit effect ontstond omdat elke chirale vorm van het dipeptide transformeert in een ander isomeermolecuul, presenteren verschillende barrières voor het vermogen van protonen om tussen moleculen te bewegen.