Containertransport voor moleculen

Een onderzoeksteam geleid door prof.dr. Julius Vancso van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UTwente, is erin geslaagd dit soort nanocontainers te fabriceren. De onderzoekers voorzien boeiende toepassingen in bijvoorbeeld medicijntoediening, het toevoegen van additieven aan voedsel of voor ultrasnelle reacties in de nanochemie.

Het baanbrekende van het onderzoek zit in de ijzerbevattende polymeren waaruit de containers –of capsules- bestaan. Dankzij toevoeging van ijzer is het voor het eerst mogelijk om de doorlaatbaarheid van het materiaal te regelen via oxidatie- en reductiereacties. De onderzoekers slaagden er op deze manier in, containers te maken met een wand die chemisch is te openen of te sluiten. Via oxidanten of reductanten is de toegang te regelen: een oxidant kan bijvoorbeeld ijzerchloride zijn, een reductant is onder meer vitamine C.

Deze selectieve toegang –het ene molecuul kan er wel in, het andere niet-, is te bereiken dankzij de gelaagde structuur van de wand. De polymeerketens worden in lagen op elkaar gestapeld om een wand te vormen, elektrostatische lading houdt de lagen bij elkaar. Deze lading kan nu beïnvloed worden door de redoxreacties, en daarmee de doorlaatbaarheid van de containerwand. In de container past dan een beperkt aantal moleculen, in een oplosmiddel dat al aanwezig is.

Oxidatie en reductiestappen maken deel uit van talloze biochemische processen in water, dus de intelligente containers zijn bruikbaar op vele biologische en biomedische terreinen. De onderzoekers voorzien bijvoorbeeld toepassingen in ‘groene’ gebieden zoals opslag en afgifte van voedseladditieven, medicijnen en cosmetica. Ook in de meer fundamentele bionanochemie is het mogelijk om met de nieuwe nanocontainers enzymreacties bestuderen. Op deze manier zijn veel chemische reacties parallel mogelijk, met hoge throughput.





Nanocapsules die eerst nog geen moleculen doorlieten, verschaffen toch toegang dankzij een oxidatiereactie aan de capsulewand. Zo ontstaat een verplaatsbare reactiecontainer. In dit geval wordt FeCl 3 gebruikt al oxidant of ‘chemische portier’ en kan een 4.4- kdalton dextran molecuul naar binnen.