Nijmeegs magneetveld laat eiwitten kristalliseren in gewichtloze toestand

Aan de Radboud Universiteit heeft men eiwitmoleculen in gewichtloze toestand laten kristalliseren zonder de aarde te hoeven verlaten. Chemici en natuurkundigen van het Instituut voor Moleculen en Materialen simuleerden het onbreken van de zwaartekracht in een zeer krachtig magneetveld, zo schrijven ze in Applied Physics Letters. Voor zover bekend hebben ze daarmee een wereldprimeur.

Omdat het magneetveld regelbaar is, kunnen de Nijmeegse onderzoekers bovendien bestuderen wat er gebeurt als je de zwaartekracht alleen een beetje vermindert, of als je hem omkeert. Zo hopen ze uiteindelijk te bepalen wat de optimale condities voor kristalgroei zijn.

Het magneetveld van 27 Tesla werd opgewekt in het Nijmeegse High Field Magnet Laboratory (HFML). Dat in zo’n veld de diamagnetische kracht de zwaartekracht kan opheffen, werd enkele jaren geleden al op spectaculaire wijze gedemonstreerd door een levende kikker te laten zweven.

Kristallisatie van eiwitten is nodig om de ruimtelijke structuur te kunnen onderzoeken met röntgendiffractie. Het is echter tevens de moeilijkste stap bij zo’n analyse. Vaak lukt het botweg niet om bruikbare kristallen van een eiwit in handen te krijgen. Volgens hoogleraar vastestofchemie Elias Vlieg is de zwaartekracht een van de oorzaken: “Chemici laten een kristal groeien in een met eiwitmoleculen oververzadigde oplossing. Doordat moleculen zich aan het oppervlak van het kristal hechten, heeft de vloeistof direct om het kristal een lagere dichtheid. Deze lichtere vloeistof stroomt onder invloed van de zwaartekracht naar boven. De zo ontstane stromen verstoren een gelijkmatige groei.”

Om de zwaartekracht te omzeilen ligt het voor de hand om de kristallisatie-experimenten in een baan om de aarde uit te voeren. Dat levert echter de nodige logistieke problemen op.

Gehoopt wordt dat magneetvelden een handig en betaalbaar alternatief kunnen worden. Probleem is wel dat de magneet 14 MW aan elektriciteit verbruikt. “Dat kunnen we maximaal zes uur achter elkaar doen. De groei van een mooi eiwitkristal kost dagen”, aldus Vlieg.

bron: Radboud Universiteit