Chemici hebben aangetoond dat het mogelijk is om massaspectrometrie te gebruiken – een techniek die gewoonlijk wordt gebruikt om moleculen op foundation van massa te identificeren – om chirale moleculen te scheiden, die bestaan ​​als verschillende vormen met identieke atomen, maar spiegelbeeldige structuren die niet over elkaar heen kunnen worden gelegd.

De techniek, vandaag beschreven in Wetenschap¹, zou op een dag toepassingen kunnen hebben bij de ontdekking van geneesmiddelen. De verschillende versies van chirale moleculen – enantiomeren genoemd – hebben vaak heel verschillende eigenschappen. Het medicijn thalidomide liet zien dat dit een tragisch impact had: de ene enantiomeer is een kalmerend middel, maar de andere veroorzaakt aangeboren afwijkingen wanneer deze tijdens de zwangerschap wordt ingenomen. Als gevolg hiervan is het scheiden van enantiomeren een cruciaal onderdeel van de ontdekking van geneesmiddelen, maar het is vaak bewerkelijk. De huidige methoden vereisen specialistische apparatuur en verschillende protocollen voor elk paar enantiomeren.

Ionen uit elkaar

Een crew van onderzoekers onder leiding van Zheng Ouyang van de Tsinghua Universiteit in Peking is erin geslaagd massaspectrometrie te gebruiken om enantiomeren te scheiden voor een klasse chirale moleculen die binaftyl-triflaten worden genoemd.

De onderzoekers plaatsten paren van deze propellervormige moleculen in een massaspectrometer, waar ze werden verdampt, geïoniseerd en getransporteerd naar een onderdeel dat een ionenval-massa-analysator wordt genoemd. Vervolgens paste het crew wisselstromen toe op de ionen, waardoor elke enantiomeer op een iets ander pad draaide, op foundation van zijn chiraliteit.

“Wanneer ze botsen met achtergrondgasmoleculen, ervaren verschillende enantiomere vormen verschillende effecten als gevolg van de botsingen”, zegt Ouyang, die ze scheidt. Wanneer ze vervolgens aan het andere uiteinde van de spectrometer worden uitgestoten, komen de ionen één voor één naar buiten en kunnen ze afzonderlijk worden gedetecteerd. De machine kan ook het aandeel van elk enantiomeer in een mengsel bepalen – bekend als de enantiomere overmaat (ee) en uitgedrukt als een share.

“Chemici kunnen een ruw reactieproduct als monster nemen, dit naar een massaspectrometer sturen en binnen een minuut zowel de ee van de enantiomeren als de bevestiging van de moleculaire structuren verkrijgen”, zegt Ouyang. Eenmaal opgeschaald zou het massaspectrometriesysteem ook kunnen worden gebruikt om zuivere monsters van enantiomeren in grotere hoeveelheden te bereiden, voegt hij eraan toe.

“Ik hou van dit werk”, zegt Perdita Barran, directeur van het Michael Barber Centre for Collaborative Mass Spectrometry aan de Universiteit van Manchester, VK. Ze zegt dat het eenvoudigweg kunnen scheiden van enantiomeren een “grote zoektocht” is geweest. “Een gangbare methode om enantiomeren te scheiden is related voor de ontdekking en het ontwerp van geneesmiddelen”, zegt ze.