D vitamin keletkezési mechanizmus

A fotoindukált izomerizációs reakciók számos, a természetben zajló kémiai folyamat középpontjában állnak. Az ilyen reakciók mechanizmusait az összekapcsolt elektronikus és nukleáris dinamika finom kölcsönhatása határozza meg, amely femtoszekundumos skálán történik, és amelyet az energia lassabb újraeloszlása ​​követ a különböző rezgési szabadsági fokokra.

Kansas Állam Egyetemének kutatói időfelbontásos fotoelektron-spektroszkópia segítségével egy lézerrel táplált ultraibolya szabad elektron lézerrel követték nyomon a gázfázisú tiofenon molekulák gyűrűjének ultragyors megnyílását ultraibolya fotogerjesztést követően. Majd nagy sebességű pillanatfelvételeket is készítettek a fény által kiváltott molekuláris gyűrűnyitási reakciókról, melyek hasonlóak azokhoz, melyek segítenek az emberi testnek a napfényből történő D-vitamin előállításban. 

Molekuláris film

Daniel Rolles, a fizika egyetemi docense és a kutatás vezető tudósa elmondta :  „Gondoljunk erre stop-motion-ként, mint egy rajzfilmnél. Minden molekulánál lézerimpulzussal indítjuk el a reakciót, pillanatképeket készítünk arról, hogy néz ki az idő múlásával, majd összerakjuk őket. Ez létrehoz egy „molekuláris filmet”, amely megmutatja, hogyan változik a molekula elektronszerkezete annak függvényében, hogy mennyi idő telik el a kísérlet kezdete és a vége között.”

Shashank Pathak doktorandusz, a cikk vezető szerzője elmondta: „Azt akartuk megvizsgálni, hogy hogyan nyílik ki a molekulagyűrű femtoszekundumos időskálán, ami a másodperc kvadrilliomod része (10‾²⁴). A kutatók szabad elektron lézert használva tették láthatóvá, hogy ezek a reakciók miként történnek, rögzítve az elektron energiaspektrumot, miközben a molekula atomjai elmozdultak egymástól."

„A gyűrű-nyitó reakciót alaposan megfigyeltük a természetben. Ennek egyik példája a D3-vitamin képződése bőrünkben. Amikor napfény éri a bőrünket, nagyobb méretű vegyületeink, amelyek rendelkeznek ezekkel a kis gyűrűs szerkezetekkel, elősegítik az UV fény abszorpcióját. A gyűrű megnyílik, hogy létrejöjjön a D3-vitamin képződés előanyaga.”

„A D-vitamin előállításának folyamata különféle biológiai funkciókból áll, és ez a gyűrűnyílás csak egy kicsi, nagyon kicsi része a folyamatnak. A kutatásunk most képes volt rögzíteni a molekulában bekövetkező változásokat a folyamat sebességét, hogy hogyan történik, és összehasonlítani a folyamatot a korábban elfogadott elmélettel.”

(Forrás: NatureChemistry Képek: Unsplash)