Ralph Smeets voelt zich thuis onder de motorkap van moleculen. Morgen houdt hij zijn afstudeerpresentatie. De belangrijkste conclusie: de TU is rijp voor onderzoek aan moleculaire motoren.
Share
Nanoscience-afstudeerder Smeets bouwde in de cleanroom van onderzoeksinstituut Dimes een racebaan op nanoschaal. Op een kanaallandschap van T-splitsingen, kruisingen en rotondes testte hij hoe goed eiwitbuisjes te sturen zijn.
Smeets toont een computermodel van de aandrijving: de kinesinmotor. De motor lijkt op een straatartiest op stelten, die zich voorzichtig over een drassig veldje voortbeweegt. Smeets: ,,In het menselijk lichaam zitten enorm veel moleculaire motoren. De kinesin is daar één van. Ze transporteren eiwitten van de celkern naar plekken elders in de cel. Daar vervullen de eiwitten allerlei taken, zoals het binnenvoeren van voedsel of het afscheiden van afvalstoffen.”
Tijdens zijn experiment plakte Smeets miljoenen kinesinmotoren ‘op de kop’ vast op de bodem van zijn siliciumoxidekanalen. De spartelende benen van de kinesinmotoren stuwen zo een eiwitbuisje voort, een beetje zoals het publiek in een voetbalstadion een groot spandoek over de hoofden trekt. De kanalen zorgen ervoor dat de eiwitbuisjes in hun baan blijven.
Smeets laat een filmpje zien van zijn experiment. In het rood racen wormpjes over zijn circuit. Af en toe schiet er eentje uit de bocht, maar het merendeel blijft netjes op de weg.
Leuk, maar wat kunnen we hiermee? Smeets: ,,Dat is lastig te zeggen. Moleculaire motoren vormen een gebied van de nanotechnologie waar we nog maar weinig van begrijpen. Van concrete toepassingen is nog geen sprake, het is meer spelen op de grens van het onbekende.”
En voor de sciencefictionliefhebber? Smeets: ,,Een volledig door mensen gecontroleerd transport van eiwitten op chips biedt tal van mogelijkheden. Moleculaire machines in het lichaam zouden bijvoorbeeld kunnen detecteren dat je een bepaald medicijn nodig hebt en vervolgens zorgen voor gecontroleerde afgifte. Maar in dit stadium zijn we nog lang niet.”
Aliens
Smeets deed experimenten met kinesin, maar nam ook een aantal andere moleculaire motoren onder de loep. Smeets: ,,Kinesin is een lineaire motor, daarmee kan alleen tweedimensionaal gestuurd worden. Ik heb ook gekeken naar moleculaire motoren die onder de microscoop lijken te beschikken over een soort organische verbrandingsmotor, compleet met tandwielen en aandrijfstangen.”
Smeets bladert enthousiast door zijn afstudeerrapport en laat een foto van een bacteriële zweepstaartmotor zien. Het lijkt op een röntgenfoto van de scharnierende wervels in de staart van een dier. In zijn zoektocht naar voedsel groeit één zo’n bacterie op zijn celhuid een stuk of tien ‘staartjes’ om zich voort te kunnen bewegen. Smeets: ,,De eerste keer toen ik een foto van deze bacterie zag, dacht ik echt: the aliens are coming. De structuur ziet er zo intelligent mechanisch geconstrueerd uit. Het fascineert me enorm dat de natuur dit zelf maakt.”
Het grootste deel van Smeets’ afstudeerproject bestond uit een literatuuronderzoek naar de stand van de techniek op het gebied van moleculaire motoren. Eén van zijn belangrijkste conclusies is dat de TU Delft meer onderzoek en experimenten moet doen naar dit gedeelte van de nanowetenschappen. Smeets: ,,Het is een gebied waar we grote sprongen vooruit kunnen maken. In Delft is de expertise en de infrastructuur aanwezig om toonaangevende resultaten te boeken.” De sectie nanoscience heeft inmiddels een promovendus op het onderwerp gezet. Het eerste veelbelovende experiment is bovendien al in aantocht. Smeets: ,,We gaan proberen met moleculaire motoren een netwerk te bouwen van kleine containers. Dit zou de eerste stap zijn naar een omgeving die qua grootte en samenstelling een cel nabootst.”
www.ns.tudelft.nl . .
Nanoscience-afstudeerder Smeets bouwde in de cleanroom van onderzoeksinstituut Dimes een racebaan op nanoschaal. Op een kanaallandschap van T-splitsingen, kruisingen en rotondes testte hij hoe goed eiwitbuisjes te sturen zijn.
Smeets toont een computermodel van de aandrijving: de kinesinmotor. De motor lijkt op een straatartiest op stelten, die zich voorzichtig over een drassig veldje voortbeweegt. Smeets: ,,In het menselijk lichaam zitten enorm veel moleculaire motoren. De kinesin is daar één van. Ze transporteren eiwitten van de celkern naar plekken elders in de cel. Daar vervullen de eiwitten allerlei taken, zoals het binnenvoeren van voedsel of het afscheiden van afvalstoffen.”
Tijdens zijn experiment plakte Smeets miljoenen kinesinmotoren ‘op de kop’ vast op de bodem van zijn siliciumoxidekanalen. De spartelende benen van de kinesinmotoren stuwen zo een eiwitbuisje voort, een beetje zoals het publiek in een voetbalstadion een groot spandoek over de hoofden trekt. De kanalen zorgen ervoor dat de eiwitbuisjes in hun baan blijven.
Smeets laat een filmpje zien van zijn experiment. In het rood racen wormpjes over zijn circuit. Af en toe schiet er eentje uit de bocht, maar het merendeel blijft netjes op de weg.
Leuk, maar wat kunnen we hiermee? Smeets: ,,Dat is lastig te zeggen. Moleculaire motoren vormen een gebied van de nanotechnologie waar we nog maar weinig van begrijpen. Van concrete toepassingen is nog geen sprake, het is meer spelen op de grens van het onbekende.”
En voor de sciencefictionliefhebber? Smeets: ,,Een volledig door mensen gecontroleerd transport van eiwitten op chips biedt tal van mogelijkheden. Moleculaire machines in het lichaam zouden bijvoorbeeld kunnen detecteren dat je een bepaald medicijn nodig hebt en vervolgens zorgen voor gecontroleerde afgifte. Maar in dit stadium zijn we nog lang niet.”
Aliens
Smeets deed experimenten met kinesin, maar nam ook een aantal andere moleculaire motoren onder de loep. Smeets: ,,Kinesin is een lineaire motor, daarmee kan alleen tweedimensionaal gestuurd worden. Ik heb ook gekeken naar moleculaire motoren die onder de microscoop lijken te beschikken over een soort organische verbrandingsmotor, compleet met tandwielen en aandrijfstangen.”
Smeets bladert enthousiast door zijn afstudeerrapport en laat een foto van een bacteriële zweepstaartmotor zien. Het lijkt op een röntgenfoto van de scharnierende wervels in de staart van een dier. In zijn zoektocht naar voedsel groeit één zo’n bacterie op zijn celhuid een stuk of tien ‘staartjes’ om zich voort te kunnen bewegen. Smeets: ,,De eerste keer toen ik een foto van deze bacterie zag, dacht ik echt: the aliens are coming. De structuur ziet er zo intelligent mechanisch geconstrueerd uit. Het fascineert me enorm dat de natuur dit zelf maakt.”
Het grootste deel van Smeets’ afstudeerproject bestond uit een literatuuronderzoek naar de stand van de techniek op het gebied van moleculaire motoren. Eén van zijn belangrijkste conclusies is dat de TU Delft meer onderzoek en experimenten moet doen naar dit gedeelte van de nanowetenschappen. Smeets: ,,Het is een gebied waar we grote sprongen vooruit kunnen maken. In Delft is de expertise en de infrastructuur aanwezig om toonaangevende resultaten te boeken.” De sectie nanoscience heeft inmiddels een promovendus op het onderwerp gezet. Het eerste veelbelovende experiment is bovendien al in aantocht. Smeets: ,,We gaan proberen met moleculaire motoren een netwerk te bouwen van kleine containers. Dit zou de eerste stap zijn naar een omgeving die qua grootte en samenstelling een cel nabootst.”
www.ns.tudelft.nl . .
Comments are closed.