Voor het eerst: nanoblaasjes in voorspelbare vormen

25 augustus 2016

Bolletjes, schijfjes, kommetjes en staafjes: wetenschappers van de Radboud Universiteit laten voor het eerst een methode zien waarmee nanoblaasjes in verschillende vormen te produceren zijn op een volledig gecontroleerde en voorspelbare manier. Dit helpt bij het inzetten van deze nanoblaasjes voor medicijntransport in het lichaam. Nature Communications publiceert de resultaten op 25 augustus. Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt door financiering vanuit de Nationale roadmap grootschalige onderzoeksfaciliteiten.

Nanoblaasjes

De vorm van nanoblaasjes - polymeersomen in jargon - in een oplossing wisselt bij verschillende samenstellingen van die oplossing, ontdekten natuurwetenschapper Roger Rikken en zijn collega’s aan de Radboud Universiteit. ‘We kunnen nu naast bolletjes ook schijfjes, kommetjes en staafjes maken door de oplosmiddelverhouding geleidelijk te variëren. Daarmee verandert namelijk de osmotische druk en de doorlaatbaarheid van de blaasjes’, aldus Rikken.


vervorming van de nanoblaasjesFiguur 1. Vervorming van de nanoblaasjes: schijfjes (links) kommetjes (midden) en staafjes (rechts). De blaasjes hebben een typische afmeting van 500 nanometer. Alle figuren zijn ook in groot formaat beschikbaar.

De vorm van de nanoblaasjes is hiermee voor het eerst helemaal controleer- en voorspelbaar. Dat biedt kansen voor het omvormen van de blaasjes in nanocontainers of nanoraketten, die bruikbaar zijn voor biomedische toepassingen zoals medicijntransport in het lichaam. De vorm van de polymeersomen beïnvloedt bovendien de stromingseigenschappen. Daarom is kennis van en controle over de vorm van groot belang voor de inzet van de blaasjes in medicijntransport via de bloedbaan.

Met de magneten van het High Field Magnet Laboratory kon Rikken precies bepalen welke vorm de blaasjes hadden bij welke samenstelling. Vervolgens bestudeerde hij de verschillende vormen met elektronenmicroscopie, en hij beschreef de precieze vormen op een wiskundige manier. Zo ontdekte hij dat de vormverandering van nanoblaasjes de weg van de minste energie volgt. ‘De natuur probeert altijd in evenwicht te zijn. De vier vormen die wij vonden, bleken precies op de energieminima van een bestaand model te passen. Het basisidee achter deze vondst is dus eigenlijk heel logisch, maar nog nooit eerder op deze manier beschreven.’


Publicatie

Shaping polymersomes into predictable morphologies via out-of-equilibrium self-assembly
R. Rikken, H. Engelkamp, R. Nolte, J.C. Maan, J. van Hest, D. Wilson & P. Christianen - Nature Communications, 2016; DOI: 10.1038/ncomms12606

De publicatie is een samenwerkingen tussen natuurkundigen van het High Field Magnet Laboratory (HFML) en scheikundigen van het Institute for Molecules and Materials (IMM) van de Radboud Universiteit. Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt door financiering van 14 miljoen euro vanuit de Nationale roadmap grootschalige onderzoeksfaciliteiten.

Jan van Hest, één van de auteurs van deze publicatie, ontving in maart 2016 een ERC Advanced Grant van tweeënhalf miljoen euro.

Daniela Wilson, die ook meewerkte aan deze publicatie, won in 2015 de Athena- prijs voor excellente vrouwelijke wetenschappers. Deze prijs is in 2015 door NWO Chemische Wetenschappen in het leven geroepen om excellente vrouwelijke chemici voor het voetlicht te brengen als rolmodel voor andere vrouwen die een carrière in de chemie ambiëren. In de eerste helft van  2016 werd haar een Vidi-financiering toegekend door NWO Chemische Wetenschappen. Hiermee kan zij een eigen, vernieuwende onderzoekslijn ontwikkelen en zelf een onderzoeksgroep opzetten.

Bron: Radboud Universiteit Nijmegen