Containertransport op nanoschaal
Sluit één of meer moleculen op in een kooi met nanometerafmetingen.
Breng deze `nanocontainers' naar een gewenste plek en laat de
moleculen daar vrij. Of houd ze nog even opgesloten, voeg andere
moleculen toe en laat chemische reacties in de kooi plaatsvinden.
Dankzij speciale polymeren, met ijzer in hun hoofdketen, is het
mogelijk deze intelligente containers, waarvan de toegang chemisch
regelbaar is, te fabriceren. Een onderzoeksteam geleid door prof.dr.
Julius Vancso van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie, is erin
geslaagd dit soort nanocontainers te fabriceren. De onderzoekers
voorzien boeiende toepassingen in bijvoorbeeld medicijntoediening, het
toevoegen van additieven aan voedsel of voor ultrasnelle reacties in
de nanochemie. Zij presenteren hun resultaten in het septembernummer
van Nature Materials.
Het baanbrekende van het onderzoek zit in de ijzerbevattende polymeren
waaruit de containers -of capsules- bestaan. Dankzij toevoeging van
ijzer is het voor het eerst mogelijk om de doorlaatbaarheid van het
materiaal te regelen via oxidatie- en reductiereacties. De
onderzoekers mevr. Yujie Ma en dr. Mark Hempenius uit de groep van
prof. Vancso slaagden er op deze manier in, containers te maken met
een wand die chemisch is te openen of te sluiten. Via oxidanten of
reductanten is de toegang te regelen: een oxidant kan bijvoorbeeld
ijzerchloride zijn, een reductant is onder meer vitamine C.
Chemische poortwachters
Deze selectieve toegang -het ene molecuul kan er wel in, het andere
niet-, is te bereiken dankzij de gelaagde structuur van de wand. De
polymeerketens worden in lagen op elkaar gestapeld om een wand te
vormen, elektrostatische lading houdt de lagen bij elkaar. Deze lading
kan nu beïnvloed worden door de redoxreacties, en daarmee de
doorlaatbaarheid van de containerwand. In de container past dan een
beperkt aantal moleculen, in een oplosmiddel dat al aanwezig is.
Oxidatie en reductiestappen maken deel uit van talloze biochemische
processen in water, dus de intelligente containers zijn bruikbaar op
vele biologische en biomedische terreinen. De onderzoekers voorzien
bijvoorbeeld toepassingen in `groene' gebieden zoals opslag en afgifte
van voedseladditieven, medicijnen en cosmetica. Ook in de meer
fundamentele bionanochemie is het mogelijk om met de nieuwe
nanocontainers enzymreacties bestuderen. Op deze manier zijn veel
chemische reacties parallel mogelijk, met hoge throughput.
Het onderzoek, onder leiding van prof.dr. Julius Vancso van het MESA+
Institute for Nanotechnology van de UT, is uitgevoerd in samenwerking
met de groep van prof. Helmuth Möhwald van het Max Planck Institut für
Kolloid- und Grenzflachenforschung in Golm. Het artikel getiteld
`Redox-controlled molecular permeability of composite-wall
microcapsules' staat in het septembernummer van Nature Materials,
www.nature.com/nmat
Nanocapsules die eerst nog geen moleculen doorlieten, verschaffen toch
toegang dankzij een oxidatiereactie aan de capsulewand. Zo ontstaat
een verplaatsbare reactiecontainer. In dit geval wordt FeCl
gebruikt al oxidant of `chemische portier' en kan een 4.4-kdalton
dextran molecuul naar binnen
Meer informatie over het onderzoek van prof. Vancso's groep op
http://mtp.tnw.utwente.nl/
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen
Top
Laatst gewijzigd op 06-09-2006 09:50:06 door Webmaster
Universiteit Twente