Molecular motors in new media

Moleculaire motoren zijn biologische machines die verantwoordelijk zijn voor de meeste vormen van beweging in de cel. In Groningen is de afgelopen 20 jaar uitgebreid onderzoek verricht naar synthetische motoren. Deze moleculen zijn geïnspireerd op biologische motoren en kunnen onder invloed van licht om hun as draaien. De fundamentele eigenschappen van synthetische motoren worden inmiddels goed begrepen en eigenschappen als draaisnelheid en absorptiegolflengte kunnen naar wens aangepast worden. In de laatste jaren beginnen de eerste toepassingen voor synthetische motoren te verschijnen. Deze zijn gevarieerd en kunnen liggen in bijvoorbeeld slimme materialen of katalyse. Biologische toepassingen zijn op dit moment zeldzaam omdat het type moleculaire motor dat gebruikt wordt hydrofoob is, d.w.z. ze lossen niet op in water. Moleculaire schakelaars worden met veel succes gebruikt om verschillende belangrijke processen in de cel te reguleren; ook voor moleculaire motoren liggen de mogelijkheden open. In dit proefschrift worden de eerste stappen gezet in de richting van succesvolle toepassing van synthetische moleculaire motoren in biologische omgevingen. Door middel van aanpassingen aan de structuur kan de motor oplossen en opereren in water, terwijl ook rotatie in een model voor het celmembraan bestudeerd wordt. Verder worden moleculaire motoren toegepast om de structuur van DNA te beïnvloeden en in fotofarmacologie, het onderzoeksveld waarin licht gebruikt wordt om de activiteit van geneesmiddelen te reguleren. Dit proefschrift zal daarom een basis vormen voor vervolgonderzoek waarin biologische functies van toenemende complexiteit door middel van licht beïnvloed en gecontroleerd kunnen worden.Molecular motors are biological machines that are responsible for most forms of movement within the cell. In the last 20 years, synthetic motors have been extensively investigated in Groningen. These molecules are inspired by biological motors and can rotate around an internal axis under the influence of light. The fundamental properties of synthetic motors are well understood currently and properties like rotation speeds and wavelength of light absorption may be adapted as desired. In the last few years applications for synthetic motors have started to emerge. These are varies and can lie in for example smart materials or catalysis. Biological applications are currently rare because the type of molecular motor that is used is hydrophobic, i.e. it does not dissolve in water. Molecular switches are successfully being used to regulate important processes in the cell; for molecular motors the possibilities are also endless. In this thesis the first steps are made towards successful applications of synthetic molecular motors in biological environments. By adapting the structure the motor can dissolve and operate in water while rotation is also studied in a model for the cell membrane. Additionally, molecular motors are utilized to influence the structure of DNA and in photopharmacology, the research field in which light is used to regulate the activity of drugs. Therefore, this thesis will form a basis for follow-up research in which biological functions of increasing complexity can be influence and controlled by light