In Wageningen is een molecuul bedacht dat trekkrachten kwantitatief weergeeft met een resolutie van 300 femtonewton. Je zou er bijvoorbeeld krachten in ‘zachte’ biologische weefsels mee kunnen meten, schrijven Joris Sprakel en collega’s in het tijdschrift Chem.

Je kunt het zien als een variatie op Förster resonance energy transfer (FRET), waarbij fluorescentie optreedt zodra een donor- en een acceptorgroep dicht genoeg bij elkaar zitten om energie uit te wisselen. Beide groepen zitten hier verwerkt in een en hetzelfde ketenmolecuul.

Dat molecuul bestaat voornamelijk uit een afwisseling van dioctylfluoreen en benzothiadiazool. Van zichzelf fluoresceert die combinatie groen wanneer je haar beschijnt met blauw (laser-)licht. Maar ze kan tevens functioneren als energiedonor.

Als acceptor zit er hier en daar een dithienylbenzothiodiazoolgroep tussen. In combinatie met de donoren levert dat fluorescentie op met een rozerode kleur.

Van nature rolt zo’n ketenmolecuul zichzelf op tot een kluwen. Er is een zekere kracht nodig om die uit elkaar te trekken. Zodra je dat doet, vermindert het aantal donoren dat binnen bereik van een acceptor in de keten zit. De intensiteit van de roze fluorescentie zal dus verminderen terwijl de groene ongeveer gelijk blijft. Uit de verhouding tussen de hoeveelheden roze en groen licht kun je afleiden hoe ver het molecuul is opgerekt. Daaruit volgt weer de kracht die op dat moment wordt uitgeoefend op de uiteinden.

Er zijn al eerder moleculen bedacht die vervormen als de uitgeoefende kracht boven een bepaalde limiet komt. Maar die kenden vaak maar twee standen, en veerden na afloop niet vanzelf terug. Het nu gepresenteerde molecuul doet dat wel, en meet bovendien traploos - zelf spreken de auteurs van ‘grijstinten’ tussen aan en uit.

Dat de fluorescerende groepen verwerkt zitten in de koolstof-‘ruggengraat’ van het molecuul, werkt bovendien stabiliserend. Je kunt ze vrij lang beschijnen met een laser zonder dat ze beschadigd raken en uitdoven. Bij klassieke FRET-experimenten, waarbij de groepen gewoonlijk aan zijketens hangen, is de pret veel sneller voorbij.

De meetmoleculen daadwerkelijk inbouwen in zacht weefsel en kijken of je het krachtenspel daarin kunt meten, wordt de volgende stap.

bron: Chem, WUR