12 oktober 2022: Ben Feringa
Het nut van klein bouwen: Potentiële toepassingen van de moleculaire motor


Het nut van klein bouwen: Potentiële toepassingen van de moleculaire motor

In 2016 kreeg Ben Feringa, hoogleraar organische chemie aan de Rijksuniversiteit Groningen, de Nobelprijs voor de Chemie voor de ontwikkeling van nanomotoren. Hij deelde de prijs overigens met de Fransman Jean-Pierre Sauvage en de Brit James Fraser Stoddart, die ook baanbrekend onderzoek op dit terrein deden. De nanomotor, een scheikundige verbinding met een afmeting van enkele miljardsten van een millimeter, is te klein om met microscopen zichtbaar te zijn. Daarom werden er mooie artistieke afbeeldingen gemaakt die een soort nano-autootje tonen, zoals op het plaatje hier te zien is. In werkelijkheid ziet de wereld er bij deze minieme afmetingen uit als één wirwar van moleculen die voortdurend in beweging zijn.

Feringa is al heel lang gefascineerd door het begrip chiraliteit. Sommige moleculen bestaan in twee varianten die elkaars spiegelbeeld zijn, net zoals onze handen spiegelbeelden van elkaar zijn. Om nog onbegrepen redenen hebben alle levende cellen een voorkeur voor de linkshandige varianten. Die zijn chemisch actief, de rechtshandige niet. Het vakgebied van de asymmetrische synthese onderzoekt met welke reacties je deze zogeheten chirale moleculen kunt maken. Een voorbeeld van zo’n molecuul is de moleculaire schakelaar. Met een klein zetje, bijvoorbeeld met een lichtpuls, kun je zo’n molecuul in een andere stand zetten. Om je er iets bij voor te stellen: leg de duimen van je handen tegen elkaar. Die vormen dan samen een soort as. Langs die as kun je je handen omlaag draaien en omhoog. Dat is het idee van het schakelen. Maar zou je er ook een doorgaande beweging van kunnen maken, en de boel kunnen laten ronddraaien? Het bleek mogelijk en in 1999 publiceerden Feringa en zijn onderzoeksgroep de resultaten in het vooraanstaande vaktijdschrift Nature. De eerste moleculaire motor was geboren. In uitgebreid vervolgonderzoek bleek dat je twee aan elkaar geplakte ronddraaiende motoren met het toevoegen van een chemische stof (als brandstof) kon laten ‘rijden’. De nano-auto was geboren.

Dit is allemaal zeer fundamenteel onderzoek, maar Feringa heeft altijd ideeën over toepassingen van de schakelaars en de autootjes in het achterhoofd. Schakelaars worden al toegepast in geneesmiddelen en tracers (medische markeervloeistoffen). Motoren zouden medicijnen in het lichaam naar precies gewenste plekken kunnen transporteren en daar dan op een chemisch commando laten vrijkomen. Dat zou medicijnen effectiever maken en bijwerkingen verminderen. En heel misschien helpt het onderzoek te begrijpen waarom het leven zo’n voorkeur heeft voor linkshandige moleculen.

De live muziek wordt verzorgd door Johanneke ter Steege. Almar Otten leidt de vragenronde en discussie met de zaal.

Tekst Huub Eggen, beeldontwerp Martijn Harleman.