来源:optics.org; 中国太赫兹研发网 余郑璟博士 编译
由德国波鸿大学(Ruhr-Universität Bochum)Martina Havenith教授领导的研究团队,对蛋白质-溶剂界面实时热能变化研发出新型测量方法。
德国波鸿大学(Ruhr-Universität Bochum)Martina Havenith教授
欧洲研究委员会(European Research Council)将在今后5年拨款250万欧元,用于资助德国波鸿大学Martina Havenith教授领导的研究团队,对于生物化学反应中蛋白质表现的光学过程的研发。在一次时间解析量热测定过程中,欧洲研究委员会的一名科学家谈到,他们“会涉足太赫兹激光器光谱学,就生物过程中,对蛋白质与溶剂如何实现热能交换与重组的研究精度可以达到钠秒级。”
委员会物理化学第二分会主席,同时也是一系列欧洲研究委员会分会(如Resolv)的发言人Havenith教授将组建一只国际研发团队,其中包括来自以色列魏兹曼科学院(Weizmann-Institute)的Irit Sagi教授,以及来自德国鲁尔区米尔海姆市马克斯-普朗克煤炭研究院的Matthias Heyden博士。
被低估的水的角色
最基本的生物过程,如蛋白质折叠、蛋白质相互作用以及酶反应都是在水溶剂中发生,取决于反应分子在溶剂中的识别性。通过量热学,测量热函、熵等其他几个相关能量参数,可以对不同化学反应中分子识别性进行研究。
但是,目前的量热测量方式都是基于热传导,因此所需时间为1-100秒级,且仅能在热平衡进行系统分析,此刻分子已经固定。但是,正如Havenith教授指出,成功的反应是一系列分子伴侣与溶剂之间相互动态作用的结果,“太赫兹量热测量为研究这一过程提供了可能,这是首次实现了实时探测,分辨率是以前的一百万倍。”科学家们表示。
新技术将采用太赫兹光源按时标激活水中氢键动力的溶剂分子和生物分子,以及蛋白质与核算的大幅度运动。“如果我们能全面收集时间级动力信息,我们就可以演绎出热函、熵以及相关分子识别过程的有用价值数据。”Havenith教授说到。
时间解析量热测定方法同样也可以直接计算出溶质与溶液的熵变化比。到目前为止,波鸿大学的该项目将整合各方面的专家力量,包括微波技术与太赫兹激光研发、生物物理学、量热学以及理论建模。“在Resolv里跨学科的讨论对于启发我们太赫兹量热想法的产生非常重要。”Havenith教授补充到。
两个资助项目
在最近一轮欧洲研究委员会高级资助项目申请中,两位来自波鸿大学的研究人员获此殊荣。另一位是IT安全专家Christof Paar博士。通过这两个资助项目,波鸿大学总共获得科研经费500万欧元。
2007年,欧盟成立欧洲研究委员会用于资助欧洲杰出的科学研究。委员会高级科研项目专门用来资助有想法、敢冒险的资深科研人员,最高资助力度为5年250万欧元。2015年接受来自29个国家的近2000份申请,经过同行评价后仅选出14%获得资助。“我知道这个消息时是在苏黎世机场,刚飞了11个小时,我重复读了三遍才敢相信。这是试验一些有趣新想法的绝好机会。”Havenith表示。