Voor röntgenkristallografie heb je voortaan geen kristal meer nodig. Sluit je moleculen parallel op in een metal organic framework en je kunt óók opnamen maken, schrijven Japanse onderzoekers in Nature.

De techniek lijkt vooral geschikt voor het achterhalen van de stereochemie van ‘kleine’ biologische moleculen. Vaak komt in de natuur alleen de links- of de rechtsdraaiende variant voor. Hoe die er op moleculaire schaal uitziet is het gemakkelijkst te achterhalen met röntgenkristallografie. Maar daarvoor moet de verbinding wel willen uitkristalliseren, en dat wil nog wel eens een onoverkomelijk probleem zijn.

De Japanners spreken niet van metal organic frameworks (mof’s) maar van crystalline sponges. Chemisch gezien komt het echter op precies hetzelfde neer: een gestructureerd poreus netwerk van metaalionen en organische linkers. Dat zo’n netwerk andere moleculen kan absorberen is inmiddels algemeen bekend. Maar tot nu toe betrof dat voornamelijk gassen.

Dit keer heeft de ‘spons’ veel wijdere gaten zodat hij ook grotere moleculen kan opzuigen. Daarbij is hij zo ontworpen dat hij niet overdreven selectief te werk gaat, zodat je wat meer kans hebt dat het onderzochte molecuul er in past.

Zo’n mof is zelf een kristal. De poriën lopen allemaal parallel en de opgezogen moleculen vertonen allemaal interactie met dezelfde structuurelementen van de mof. Die komen dus ook parallel te liggen, net alsof ze op eigen kracht zijn uitgekristalliseerd. Je blijkt er prima röntgenopnames van te kunnen maken, waar je vervolgens alleen nog maar het signaal van de lege mof uit hoeft te filteren.

De Japanners hebben het al laten zien met miyakosyne A, een zeldzame verbinding die uit sponzen (dit keer echte!) wordt gewonnen en waar drie chirale centra in zitten. Van twee daarvan was de natuurlijke oriëntatie al bekend, maar de derde was zonder röntgenkristallografie niet te identificeren. Dat is nu wel gelukt, en er was maar 5 microgram miyakosyne voor nodig. Om die stof zelf te laten kristalliseren had je om te beginnen veel meer nodig gehad - en zoals gezegd is het spul nogal schaars.

Voorlopig is de techniek alleen te gebruiken voor moleculen die daadwerkelijk in de porën passen. Het voordeel van mof’s is echter dat je het formaat van die poriën vrij gemakkelijk kunt variëren. Op termijn denken de Japanners er zelfs eiwitten mee te kunnen opzuigen, ook een klasse verbindingen die berucht is vanwege het niet willen kristalliseren.

bron: Nature, C&EN