Tweet

Goudstaafjes wijzen de weg in levende cel /reageer

Door goudstaafjes in een levende cel te stoppen, kun je bewegende moleculen volgen. Leidse natuurkundigen krijgen geld voor dit innovatieve onderzoek. Vakgenoten van de universiteiten Leiden en Delft krijgen ook subsidie, voor experimenten op het gebied van de quantumdynamica van mechanische systemen.

Nederlandse wetenschappers blinken internationaal uit in natuurkundig onderzoek. Zij kregen van de stichting Fundamenteel onderzoek der Materie (FOM) in totaal 10,4 miljoen euro toegekend voor nieuwe onderzoeksprogramma’s. Onderzoeksgroepen in Leiden voeren twee van de vijf gehonoreerde programma’s uit.

Goud wijst de weg

Hoe kun je moleculen volgen in een cel? Door ze licht te laten geven en onder een microscoop te leggen. Maar licht vervaagt. Onderzoekers van het Leidse Cel Observatorium denken hier iets op te hebben gevonden: goudstaafjes inbrengen in de cel.

Een team onderzoekers van het Leidse Cel Observatorium, onder leiding van biofysicus John van Noort, gaat goudstaafjes gebruiken om bewegende moleculen binnen in cellen te volgen. Om deze techniek te exploreren krijgen ze een subsidie van de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM). De gouden staafjes geven duidelijke optische signalen af die niet knipperen of uitdoven. En de staafjes kunnen zonder schade aan te richten door de cel bewegen, aangezien ze niet veel groter zijn dan een flink eiwit.

De gouden bakens van enkele tientallen nanometers kunnen vrij door de cel bewegen en zullen gebruikt worden om specifieke eiwitten te kleuren. Ze zijn zo helder dat hun positie met enkele nanometers nauwkeurigheid gevolgd kan worden gedurende tientallen minuten. Hierdoor is het mogelijk individuele moleculen in een levende cel langdurig te volgen en daarmee de processen die ze ondergaan op moleculaire schaal in kaart te brengen. Het is zelfs mogelijk om de goudstaafjes met sterk gefocusseerd licht te op te pakken en te verplaatsen.

Het team bestaat uit onderzoekers van verschillende afdelingen van het Cel Observatorium van de Universiteit Leiden. Van Noort: ‘In dit project brengen we technische, fysische, chemische en biologische kennis bij elkaar. De een weet veel van spectroscopie, de ander van celdynamiek en een derde heeft de chemische expertise die nodig is om de gouden deeltjes te construeren. Door onze krachten te bundelen kunnen we aan de slag met de meest relevante uitdagingen in de celbiologie en biofysica.’ De nieuwe imaging-methode levert volgens Van Noort spectaculaire mogelijkheden voor de biologische fysica.

Quantumdynamica van mechanische systemen

Quantumdynamica van mechanische systemen op nano- en microschaal leidt tot nieuwe inzichten in de fundamentele vraag hoe de klassieke natuurkunde met de quantummechanica samengaat. Om deze inzichten te onderzoeken krijgt het team van programmaleider prof.dr. Tjerk Oosterkamp (Leiden) een subsidie van FOM.

Dit FOM-programma bevat zowel theorie als experimenten op het gebied van mechanica, quantumoptica, grafeen, spin-manipulatie, supergeleidende qubits, magnetische nanostructuren en de ultra-lage temperatuurfysica. Het onderzoeksteam gaat hiermee de komende vijf jaar aan de slag aan de Universiteit Leiden en de Technische Universiteit Delft.

Programmaleider Oosterkamp is zeer verheugd: “Een gouden kans om nu in de combinatie van deze zich snel ontwikkelende vakgebieden aan de slag te gaan en op volle sterkte te kunnen pionieren! In de afgelopen jaren hebben mechanische resonatoren zich ontpopt tot een veelbelovende kandidaat als quantumtransducers tussen vrijwel elk paar quantumsystemen. De meeste krachten zijn makkelijk te vertalen naar mechanische beweging en andersom. Experimenteel is enorme vooruitgang geboekt, door betere nanotechnieken en nieuwe materialen met opmerkelijke mechanische eigenschappen. Dat is veelbelovend!”.