Quantumdot schijnt zijn licht op biologische processen
Wateroplosbaar en veelzijdig inzetbaar dankzij nieuwe coating
21 oktober 2011
Ze geven veel langer en intenser licht dan de fluorescerende `markers'
die veel worden gebruikt in medische en biologische toepassingen. Maar
quantumdots, zoals deze nanolichtbronnen heten, hebben tot nu toe als
groot nadeel dat ze niet in water zijn op te lossen. Onderzoekers van
het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT en het instituut
A*STAR in Singapore hebben hiervoor nu een remedie: de coating die ze
hebben ontwikkeld, maakt quantumdots zelfs geschikt voor toepassing in
cellen en in het menselijk lichaam. De onderzoekers presenteren hun
recept voor deze coating in de oktobereditie van Nature Protocols.
Dankzij de nieuwe coating kunnen quantumdots, halfgeleidende
nanokristallen, letterlijk hun licht schijnen op biologische processen.
Deze dots zijn 'klompjes' van enkele honderden tot enkele duizenden
atomen die licht gaan uitzenden als ze bijvoorbeeld met onzichtbare
UV-straling worden belicht; ze zijn enkele nanometers tot enkele
tientallen nanometers groot. De coating biedt nog meer voordelen dan de
verbeterde wateroplosbaarheid: zo is het mogelijk om er andere
moleculen 'aan vast te klikken'. De quantumdot wordt dan bijvoorbeeld
gevoelig voor bepaalde stoffen of gaat zich hechten aan een specifiek
celtype zoals een tumorcel.
Beter alternatief
Om biologische processen te bestuderen, is het heel gebruikelijk om
fluorescerende 'vlaggetjes' toe te passen die zich aan biomoleculen
hechten. Zo zijn de gangen van deze moleculen, zelfs binnenin een
levende cel, goed te volgen. Quantumdots bieden een beter alternatief.
Ze geven helder licht met een lange levensduur en de kleur van het
licht is te variëren door de grootte van de quantumdot aan te passen.
Tot nu toe waren ze echter niet geschikt, ook vanwege hun toxiciteit.
vancso1
Quantumdot krijgt een coating die hem wateroplosbaar maakt (b). Ook
zijn verschillende quantumdots via polymeerketens aan elkaar te klikken
(c).
De onderzoekers hebben daarom een amphiphilische coating ontwikkeld:
een coating die zowel hydrofobe als hydrofiele eigenschappen heeft. De
kant van het polymeermateriaal die 'niet van water houdt' hecht zich
aan de buitenkant van de quantumdot. De hydrofiele kant maakt de
combinatie van quantumdot en coating wateroplosbaar. De coating
organiseert zichzelf op het oppervlak van de quantumdot, via
zelfassemblage. Het voordeel van het toegepaste polymeer is dat er ook
weer andere moleculen aan vast te maken zijn. En, ook belangrijk: de
lichtgevende eigenschappen van de quantumdot worden niet negatief
beïnvloed.
Het onderzoek is een samenwerking van het MESA+ Institute for
Nanotechnology van de UT en het A*STAR Instute of Materials Research
and Engineering in Singapore. Het is geleid door prof. Julius Vancso,
die aan de UT hoogleraar Materials and Technology of Polymers is en ook
'visiting scientist' aan het instituut in Singapore.
Het artikel 'Synthesis of functionalized amphiphilic polymers for
coating quantum dots' van Dominik Janczweksi, Nikodem Tomczak,
Ming-Yong Han en Julius Vancso is verschenen in de oktober editie van
Nature Protocols en is toe te sturen.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053)4894244 of
0612185692
Universiteit Twente