Natuurkundigen van de Radboud Universiteit onderzochten buisvormige biologische microstructuren die na verhitting onverwachte luminescentie vertoonden. Hun bevindingen werden gepubliceerd in Klein op 29 juli. Optische eigenschappen van bio-geïnspireerde peptiden, zoals de onderzochte, kan nuttig zijn voor toepassingen in optische vezels, biolasers en toekomstige kwantumcomputers.

De lichtgevende peptide-microstructuren assembleren zichzelf in een wateromgeving. Na verhitting met een laser, ze vertoonden luminescentie in het groene bereik van het optische spectrum (Figuur 1).

Verrassende luminescentie

Natuurkundige Sergey Semin van de Radboud Universiteit legt uit:'De optische activiteit in het groene gebied was voor ons een verrassing. Volgens onze theorieën, de moleculaire structuur van onze moleculen verbiedt dat ze in dat spectrale bereik oplichten. We verwachten dat interacties tussen het peptide en de watermoleculen de oorzaak kunnen zijn van onze onverwachte bevinding. Ze vormen samen een soort 'supercel', waarvan we veronderstellen dat die licht afgeeft na verhitting.'

Biologische structuren met fysieke eigenschappen

'In het algemeen, het is heel interessant dat biologische structuren zoals degene die we hebben bestudeerd fysische eigenschappen vertonen zoals luminescentie', zegt Semin. Het begrijpen van de onderliggende mechanismen kan nieuw inzicht geven in de optische eigenschappen van peptiden en korte organische moleculen. Dat zou kunnen leiden tot toepassingen zoals optische vezels voor gegevensoverdracht, biolasers of toepassingen in toekomstige kwantumcomputers.

Hersenplaques herkennen

Een andere interessante toepassing kan liggen in het biomedische veld, omdat de microstructuren het belangrijkste herkenningsmotief zijn van β-amyloïde fibrillen die plaques vormen in het menselijk brein en leiden tot de ziekte van Alzheimer en enkele andere hersenziekten. De herkenningsstructuren kunnen worden opgewekt en zichtbaar gemaakt door ze te verhitten, maar klinische toepassingen zijn nog ver weg. Semin:'Hoe meer we weten over dergelijke structuren, hoe meer we kunnen doen voor diagnose en behandeling.'

Semin werkt op de afdeling Spectroscopie van vaste stoffen en grensvlakken, in de onderzoeksgroep van prof. Theo Rasing.