Radboud Universiteit Nijmegen
'Knoeien' met koffievlekken
Biochemici van de Radboud Universiteit hebben een nieuw procédé
ontdekt waarmee van allerlei stoffen vrij eenvoudig holle bolletjes
zijn te maken. Deze microscopisch kleine biocapsules zijn uitstekend
geschikt voor medische toepassingen, maar ook goed bruikbaar in andere
bedrijfstakken.
Vergeleken met liposomen, een soort vetbolletjes waarvan de vorming
berust op de eigenschappen van de moleculen, verloopt de fabricage van
de Nijmeegse biobolletjes veel eenvoudiger. "Met dit nieuwe procédé
kun je vrijwel van iedere oplosbare stof bolletjes maken", zegt Toin
van Kuppevelt, hoofd van de sectie Matrix Biochemie van het Nijmegen
Centre for Molecular Life Sciences (NCMLS). "Er zijn daarom veel meer
toepassingen mogelijk dan met de liposomen."
Paul Geutjes, die samen met Willeke Daamen het procédé ontdekte, vat
het kort samen: "We brengen bijvoorbeeld een eiwit in oplossing en
bevriezen het geheel supersnel tot bijna tweehonderd graden onder nul.
In het ijs ontstaan strengen eiwit, die we sheets noemen. Daarna
warmen we het geheel langzaam op tot min twintig graden, waarna het
een tijdje mag 'sudderen'. In die fase ontstaan bolletjes uit de
eiwitstrengen. Daarna onttrekken we het vocht door vriesdrogen en
worden de bolletjes hol. Klaar. Het procédé werd nooit eerder
beschreven en was ook niet gepatenteerd. Dus hebben wij dat nu
gedaan."
De vijf biocapsules zijn zichtbaar. De eerste vier laten zien hoe
enzymen zo'n biobolletje afbreken. Het vijfde bolletje is gebroken,
waardoor de holle ruimte goed zichtbaar is.
De vijf biocapsules zijn zichtbaar. De eerste vier laten zien hoe
enzymen zo'n biobolletje afbreken. Het vijfde bolletje is gebroken,
waardoor de holle ruimte goed zichtbaar is.
Farmaceutische bezorgdienst
Het patent is binnen en er wordt nagedacht over de volgende stappen.
Willeke Daamen: "In de wand van de bolletjes kunnen we extra stoffen
inbouwen, bijvoorbeeld antilichamen, waardoor we de bolletjes gericht
naar bepaalde plaatsen in het lichaam kunnen sturen. Voorzien van zo'n
'postcode' veranderen biocapsules in pakjesbezorgers. En gevuld met
medicijnen, contraststoffen of andere middelen maak je er een
biomedische TNT of farmaceutische Fed Ex van."
In het Nijmeegse procédé zetten de biocapsules zichzelf in elkaar. Dat
opmerkelijke proces van zelfassemblage is door Geutjes en Daamen nader
onderzocht. Voorlopig biedt het principe van de koffievlek de beste
verklaring. Geutjes: "In een artikel in Nature uit 1997 wordt dit
principe beschreven. Bij een opdrogende koffiedruppel stromen de
opgeloste stoffen met de vloeistof mee naar de rand van de vlek om
daar neer te slaan. Een koffievlek heeft daarom altijd een dikkere,
donkere rand. Binnen is de vlek licht en leeg, aan de rand donker en
stevig. Onze basisbolletjes zijn in feite driedimensionale
koffievlekken: een ronde eiwitmantel om een lege kern."
Afgifte medicijnen
Tegenover de zelfassemblage van de bolletjes staat een gestuurde
afbraak. Van Kuppevelt: "We hebben gezien dat enzymen de bolletjes op
een controleerbare manier kunnen afbreken en daardoor is bijvoorbeeld
een langzame, langdurige afgifte van medicijnen mogelijk. Maar je kunt
ook denken aan immunisatieprocessen, aan contraststoffen voor
beeldvorming, aan targeting van medicijnen... Er zijn eigenlijk teveel
mogelijkheden om uitsluitend door ons verkend te worden. Wie goede
toepassingsmogelijkheden ziet voor het procédé, kan zich melden."
Een overzicht van het onderzoek is gepubliceerd in Advanced Materials
- Daamen WF, Geutjes PJ, Nillesen STM, Van Moerkerk HThB, Wismans R,
Hafmans T, Van Den Heuvel LPWJ, Pistorius AMA, Veerkamp JH, Van Hest
JCM, Van Kuppevelt TH. Lyophilisomes: A new type of (bio)capsules.
Advanced Materials 2007;19:673-677