Links een antilichaam dat model heeft gestaan van het nano-klittenband (rechts) met de functionele lussen (blauw) die bepaalde stoffen ‘herkennen’. (foto: Berkeley-lab)

Met het natuurlijk afweersysteem als inspiratiebron, hebben onderzoekers van het Berkeley-lab van het Amerikaanse ministerie van energie biosensoren gemaakt die talloze chemicaliën kunnen identificeren. Het sensormateriaal heeft het uiterlijk van klittenband, waarbij de te detecteren stof door de ‘geprogrammeerde klitten’ wordt herkend zoals natuurlijke antilichamen virussen of vergif herkennen.

“Antilichamen zijn heel effectief ontworpen”, zegt onderzoeker Ron Zuckermann. “Ze hebben een vorm die min of meer stabiel is, of het nu om slangengif of een griepvirus gaat, in combinatie met een eindeloze variatie aan ‘lussen’ om de indringers te binden. Wij hebben dat nagebootst met ons nano-klittenband.”

Het ‘klittenband’ bestaat uit ‘lusjes’ peptoïden (synthetische polymeren die zich net als eiwitten kunnen vouwen). Elke peptoïde is een lange keten bestaand uit subeenheden, die een bepaald patroon vormen. Een deel van het proces om de biosensoren te maken komt op rekening van zelfassemblage. Om de functionele lussen te maken worden bepaalde moleculen gebruikt, waarbij de peptoïden ‘uit zichzelf’ een soort breiwerkje maken met de gewenste lussen, terwijl het gebruikte molecuul wordt ‘verstoten’. Die functionele lussen kunnen zo ‘geprogrammeerd’ worden, dat ze specifiek zijn voor het ‘herkennen’ van enzymen of andere organische verbindingen. De onderzoekers ‘breiden’ een nanoklittenband met een variatie aan lussendichtheid en -lengte. Vervolgens pikte dat klittenband specifieke enzymen uit een oplossing, die vervolgens met standaardtechnieken zijn te ‘benoemen’.
Het voordeel boven een natuurlijk systeem is dat peptoïden chemisch veel stabieler zijn dan hun natuurlijke tegenhangers de peptiden en zijn daardoor ook in ‘moeilijke’ omstandigheden goed bruikbaar, denken de onderzoekers. Zuckermann: “Daar wijdt ik mijn wetenschappelijke leven aan: het zoeken naar biologische voorbeelden om die te gebruiken voor het ontwikkelen van synthetische materialen. We zijn nog maar net begonnen.”

Bron: Eurekalert