Nieuws/ Nieuw moleculair kooitje kan DNA-materiaal vervoeren /reageer

door: Ewald Smits
over: geneeskunde, genetica, nanotech
op: 26 februari 2007

Door DNA te combineren met polymeren die ijzer bevatten, zijn moleculaire ‘kooitjes’ te maken: poreuze bolletjes die medicijnen of DNA-materiaal kunnen vervoeren. Het bolvormige kooitje kan medicijnen heel lokaal afleveren. Ook is het op die manier mogelijk om DNA-fragmenten los te maken van de kooi, en toe te passen in gentherapie: genetisch materiaal wordt dan ingebracht in cellen. Dat is uitermate handig, bijvoorbeeld bij erfelijke aandoeningen.

Als sleutel fungeren kleine moleculen die de kooi openen en DNA-fragmenten vrijmaken. Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie publiceren hierover op 26 februari in het tijdschrift Angewandte Chemie International Edition, dat het artikel prominent op de cover heeft.

Stap voor stap

DNA is niet alleen de drager van erfelijke informatie in levende wezens, de macromoleculen zijn ook toepasbaar in man-made technologie, bijvoorbeeld in DNA-computing in de bioinformatica.
UT-onderzoekers Yujie Ma en Mark Hempenius hebben DNA nu op ingenieuze wijze weten te combineren met synthetische polymeren die ijzer bevatten. Het resultaat is een unieke manier om poreuze structuren te maken, bijvoorbeeld als bolvormige kooitjes of capsules.

De wanden van deze kooitjes worden stap voor stap opgebouwd. Hiertoe maken de onderzoekers handig gebruik van het verschil in eigenschappen tussen de twee typen moleculen. Het DNA heeft een negatieve elektrische lading, het ijzerhoudende polymeer is positief geladen. Daarnaast is een essentiële eigenschap van het DNA dat het veel stijver is dan het polymeer. Gevolg is dat het polymeer zich vanzelf om het DNA wikkelt en er een zeer stabiel duo mee vormt. Wat het duo bindt is de elektrostatische kracht tussen het positief geladen polymeer en het negatief geladen DNA.

Sleutelmolecuul

Het bolvormige kooitje kan medicijnen vervoeren en heel lokaal afleveren. De kooi is te openen met een speciale sleutel: een klein molecuul dat ijzer oxideert en de hechte band tussen DNA en polymeer lokaal verbreekt. Ook is het op die manier mogelijk om DNA-fragmenten los te maken van de kooi, en toe te passen in gentherapie: genetisch materiaal wordt dan ingebracht in cellen, bij erfelijke aandoeningen.

Macroporeuze materialen zoals de nieuwe bolletjes, met poriën groter dan 50 nanometer, hebben sterke toepassingsmogelijkheden, maar ze zijn doorgaans niet eenvoudig te fabriceren. De DNA-polymeercombinatie is een voorbeeld van ‘self-assembly’, waarbij de moleculen zichzelf ordenen. Het is daarmee een krachtige nieuwe mogelijkheid om de materialen te fabriceren en een belangrijke stap op weg naar innovatieve toepassingen.

Het onderzoek, geleid door prof.dr. Julius Vancso van het MESA+ Institute for Nanotechnology van de Universiteit Twente en prof. Helmuth Möhwald van het Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm, staat op 26 februari in Angewandte Chemie International Edition.

Reageren via Facebook

Reacties