Onderzoeksproject P5/03 (Onderzoeksactie P5)
Supramoleculaire chemie beschrijft de scheikunde in het verlengde van moleculen en bestudeert de eigenschappen en vorming van systemen welke door niet co-valente bindingen worden gebonden. Indien wij deze wijze van binding niet alleen op het moleculaire maar ook op het deeltjes niveau aanwenden laat dit toe structuren op te bouwen in het bovenvermelde dimensie domein en met controleerbare, variabele en specifiek eigenschappen.
Het is het doel van deze aanvraag dergelijke nieuwe systemen en methodologieën te ontwikkelen, de drijvende krachten voor dergelijke bi- en tridimensionale structurering te onderkennen, methoden te ontwikkelen die toelaten dergelijke structuren te adresseren, te onderzoeken en te manipuleren en hun specifieke eigenschappen te exploiteren. In dit netwerk worden de verschillende aspecten van de supramoleculaire chemie verder onderzocht in relatie met organisch en fysisch organische chemie, met katalyse, met polymeerchemie en met biomimetische chemie. Belangrijke sleutelwoorden voor dit project zijn: moleculair geresolveerde supramoleculaire systemen, zelf-organisatie, dimensionaliteit, chiraliteit, reactiviteit en hyperselectiviteit. In vergelijking met het voorgaande project in fase IV worden een aantal nieuwe en actuele thema’s meer in de verf gezet zoals bv. de bio gerelateerde aspecten terwijl andere veel belovende onderzoeksdomeinen verder worden uitgediept. Gedurende het vorige onderzoeksproject werden sterke samenwerkingsverbanden ontwikkeld tussen partners met complementaire experimentele en/of theoretische expertise. Dit heeft tot gevolg dat elk van de vier specifieke onderzoekstaken in dit voorstel geformuleerd sterk met elkaar en met de hoger vermelde disciplines verbonden en door verschillende partners met complementaire expertise en technieken zullen worden aangevat.
In de taak met betrekking tot organische en fysisch organische chemie wordt de nadruk gelegd op de "bottom-up" benadering van gecontroleerde organische en hybride structuren met verhoogde functionaliteit en op theoretische en experimentele methodologie. In het bijzonder zal aandacht worden besteed aan dendritische structuren, fotonische materialen met inbegrip van "band gap" materialen en geconjugeerde oligomere systemen. De interactie van deze systemen met polymeren en biomaterialen zal worden onderzocht.
In de taak met betrekking tot supramoleculaire katalyse zal de onderzoeksinspanning op het gebied van de hyperselectieve supramoleculaire katalyse worden verder gezet met een nieuwe benadrukking van de specifieke aspecten van de biokatalyse. De geïntegreerde aanpak waarin zowel aandacht wordt besteed aan de ontwikkeling van supramoleculaire vaste partikels, hun adsorptie eigenschappen en het modeleren van hun kinetische eigenschappen zal verder worden veralgemeend en uitgebreid tot vaste stof katalysatoren met verhoogde porositeit gecombineerd met toename in de grootte van de reagerende entiteiten. Een theoretische modelering van de individuele actieve site zal worden uitgewerkt. De leidende gedachtegang bestaat erin concepten uit de supramoleculaire en biochemie over te dragen naar de heterogene katalyse en biokatalyse en zo nieuwe heterogene supramoleculaire katalysatoren met verhoogde selectiviteit te ontwikkelen en hun werking op moleculair vlak te doorgronden. Binnen het netwerk is bijvoorbeeld alle expertise aanwezig om met succes enzymen te modificeren door gerichte evolutie.
De voornaamste doelstelling in de taak met betrekking tot de polymeerchemie bestaat erin verder de controle te optimaliseren in de synthese van zeer goed gedefinieerde maar steeds complexere en moeilijker te bereiken structuren. Een tweede doelstelling viseert de aanwending van de verworven kennis in verband met zelf associatie van (co)polymeren ter vervaarding van nanostructuren. Deze structuren zullen naargelang de vereisten worden gemodificeerd of in hun kern of aan hun oppervlak via chemische reacties die dan leiden tot specifieke eigenschappen zoals bijvoorbeeld magnetische en elektrische karakteristieken of tot de mogelijkheid van specifieke herkenning. De specifieke functionaliteiten van deze nano-objecten zullen dan onderzocht worden als deel van twee- en driedimensionale structuren. Een analoge benadering zal worden gebruikt in de functionalisering van oppervlakken. Verder zullen ook onderzoek naar de functionalisering van multifaze/multicomponent bulk polymeren worden verder gezet.
In een laatste taak zal het netwerk aandacht besteden aan het modificeren van oppervlakken van biomaterialen, aan de studie van de interactie tussen proteïnen en cellen, en het ontwikkelen van structuren gebruikmakend van nano- en microndimensie technologie aan het oppervlak van biomaterialen voor celgeleiding aan deze oppervlakken. Het aanwenden van op maat gemaakte poymere materialen die dienst doen als leidende structuringselementen voor weefsel engineering, biodegradeerbare polymeren, hydrogelen, polymeercomposieten, bioceramics en bioactieve moleculen zullen worden onderzocht. Kationische polymeren as synthetische vectoren voor gen transport en targetting, moleculaire associaties door poly-electroliet interacties, het gebruik van specifieke markering van DNA en membraan vorming geïnduceerd door temperatuur gecontroleerde fase scheiding en "molecular docking" zal in intense samenwerking met de hoger vermelde taken worden ontwikkeld en bestudeerd.
