Universiteit Twente

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