Onverwacht moleculair zelf-assemblageproces blootgelegd
Geplaatst: 31 augustus, 2009
Meestal klitten deeltjes in een oplossing samen als je de concentratie
verhoogt. TU/e-promovendus ir. Thomas Hermans laat nu een onverwacht
effect zien: soms leidt juist het verlagen van de hoeveelheid
moleculaire deeltjes in een oplossing tot de vorming van ketens en
netwerken. En dat gaat wellicht helpen bij het bestuderen van
onbegrepen processen in de natuur.
Artist impression van de vorming van moleculaire ketens in oplossing.
Beeld: TU/e Institute for Complex Molecular Systems
Het werk van de promovendus en zijn collegas van het Institute for
Complex Molecular Systems (ICMS) is sinds zondag 30 augustus te lezen
in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Nature
Nanotechnology.
Biologische zelf-assemblageprocessen spelen een grote rol in de natuur
en in het menselijk lichaam, maar zijn vaak nog niet begrepen. Deze
nieuwe resultaten hebben invloed op het onderzoek naar deze processen
en kunnen een antwoord zijn voor de onopgeloste vragen.
Hermans maakte een modelsysteem bestaande uit moleculaire gastheren en
gasten. Doordat hij deze nieuwe deeltjes heel precies kan manipuleren,
kon hij op controleerbare wijze de processen onderzoeken die leiden
tot de vorming van ketens en netwerken. Zitten er bijvoorbeeld telkens
twee aantrekkende stukjes op een deeltje, dan vormen deze deeltjes een
soort parelketting. Zijn er meer stukjes per deeltje dan worden
vertakte structuren of netwerken gevormd.
Hoe werkt het?
De deeltjes met een lapjeskatpatroon van aantrekkende en afstotende
delen worden op een stapsgewijze manier gemaakt. Dendrimeren zijn
relatief grote en bolvormige moleculen (de gastheren in dit geval),
die elkaar in water normaal aantrekken en daardoor nauwelijks los in
de oplossing voorkomen. Deze dendrimeren worden bedekt met een laagje
beschermende moleculen. Hierdoor ontstaan deeltjes die elkaar juist
afstoten en bij elkaar vandaan blijven. Bij verdunning neemt het
totale aantal deeltjes af, maar belangrijker nog, een deel van de
beschermlaag laat los. Hierdoor ontstaan gaten in de afstotende
beschermlaag en komen de elkaar aantrekkende delen vrij. Dit wordt zó
gedaan dat het aantal blootgelegde delen op het oppervlak kan worden
gecontroleerd. Afhankelijk van het aantal blootgelegde delen worden
bijvoorbeeld ketens of netwerken gevormd. Deze bevindingen geven een
totaal nieuwe kijk op de fenomenen die de clustering van moleculaire
deeltjes reguleren en kunnen leiden tot nieuwe methoden om deze
processen te stimuleren of juist te voorkomen of terug te draaien.
Het onderzoek werd uitgevoerd met steun van een projectsubsidie (BSIK
03033: Molecular Imaging of Ischemic Heart Disease) en NWO.
Technische Universiteit Eindhoven