Je leest:

Nanomachines in je lijf

Nanomachines in je lijf

Auteur: | 29 mei 2009

Je ziet ze niet, maar ze boenen je ruiten schoon, geven je zonder wachttijd de uitslag van een bloedtest en zorgen ervoor dat de zuurstof die je inademt goed terechtkomt. Welkom in de wereld van bio-nanotechnologie.

Nanotechnologie houdt zich bezig met machines en deeltjes die absurd klein zijn. Het woord nano betekent één miljardste. Dat maakt een nanometer precies een miljoenste millimeter. Dat is ontiegelijk klein. Neem zo’n kleine machine – zeg maar nanomachine – die bestaat uit een handvol atomen. Een aardige voorstelling is dat op de breedte van een mensenhaar een paar honderd nanomachientjes achter elkaar passen.

Hoe dun deze haren ook zijn – achter elke haar kun je duizenden nanomachines kwijt.

Nanomachines maken nieuwe dingen mogelijk die eerder niet mogelijk waren. Denk aan een supersnelle bloedtest waaruit moet blijken of je gezond bent of niet. Normaal gesproken duurt zoiets ettelijke dagen, zelfs weken. Een nanomachine – die overigens al bestaat aan de Universiteit Twente – doet het binnen enkele seconden. Daarnaast ontwikkelde TNO een nanochip die de beruchte legionellabacterie binnen vier uur in water kan detecteren. Je ziet de reclame al voor je: ‘Klaar terwijl u wacht!’.

Het idee van kleine machines in nanotechnologische vorm bestond al in 1959. Toen voorzag de natuurkundige Richard Feynman de ontwikkeling om atomen zo te rangschikken dat ze als fabriekjes of machientjes zouden gaan dienen. Het woord nanotechnologie is nieuwer, maar ook wel weer inmiddels meer dan twintig jaar oud: het stond in Eric Drexlers boek: The Engines of Creation: The coming era of nanotechnology, welke in 1986 verscheen.

Natuurlijke nanotechnologie

Om een idee te krijgen van hoe nanomachines precies werken, kijken we eerst naar de oudste nanotechnologie ter wereld: die van de natuur. En als het ergens in de natuur stikt van de nanomachines, is het wel in de cellen van het menselijk lichaam.

De natuurlijke nanomachines in de cel zijn onder biologen al jaren bekend als andere, typisch biologische namen. Een bioloog zou niet zo snel zeggen dat hij naar machines kijkt. Maar een nanotechnoloog denkt daar anders over.

Wanneer een cel in jouw lichaam eiwitten maakt – eiwitten heb je nodig om niet tot een levenloze massa in elkaar te zakken – doet hij dat met een machine die officieel het ribosoom heet. Maar je kunt hem net zo goed een nanocassetterecorder noemen: het apparaat krijgt een bandje informatie, afkomstig van het DNA, draait dit bandje af en schrijft aan zijn achterkant een nieuw bandje. Dat wordt later een eiwit. Één mensencel bevat tienduizenden nanocassetterecorders, die allemaal non-stop bandjes afspelen en nieuwe eiwitbandjes maken.

Een filmpje van de nanocassetterecorder, te zien in het tweede gedeelte (vanaf 2:40 min.) Let op! Dit filmpje is Engels.

IJzer en goud

Nanomachines in ons lichaam zijn doorgaans zelf eiwitten, maar bestaan soms uit onverwachte materialen. Zo heeft jouw lijf miljarden nanomachines waarin ijzer zit verwerkt. En eigenlijk klinkt dat wat vreemd: ijzer is tenslotte het spul waaruit een hek of een fietsslot bestaat. Maar omdat ijzer op nanoschaal – in groepjes van een paar atomen – een totaal andere kant van zichzelf laat zien, weten de nanomachines in je lichaam er wel raad mee.

De belangrijkste nanomachines met ijzer huizen in de rode bloedcellen. Zij gebruiken de bindingskracht van ijzer om lekker veel zuurstof tegelijk in de bloedbaan te houden. Vanwege deze nanotechnologie moet je genoeg ijzer eten – anders binden de zuurstofmoleculen niet goed in de rode bloedcellen. En dan krijg je bloedarmoede en zuurstoftekort.

Een andere veelgebruikte grondstof in nanotechnologie is goud. Dat zit niet in nanomachines van je lichaam verwerkt, maar in kunstmatige, door de mens gebouwde nanomachines. Onderzoekers aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) zijn daarin gespecialiseerd. Net als ijzer heeft goud op nanoschaal heel andere eigenschappen dan wij gewend zijn. Stoffen die op nanoschaal nieuwe eigenschappen krijgen, zoals goud of ijzer, heten ook wel nanodeeltjes.

Rode bloedcellen gebruiken ijzer om zuurstof te binden. Zonder deze nanotechnologie zou zuurstof ademen niet zo’n makkie zijn.

Klein, snel en precies

Omdat het lichaam al uit nanomachines bestaat, kunnen nanotechnologen daar prima op voortborduren. Als zij een nanomachine bouwen die op de één of andere manier goed bindt met een atoom- of molecuulstructuur in het lichaam, kun je het al een nuttige functie laten uitoefenen. Op basis van zulke principes werkt ook de eerdergenoemde nanomachine die heel erg snel kan testen of jouw bloed gezond is.

Nanomachines zijn vanwege hun superkleine schaal veel preciezer en sneller dan andere technieken ooit zijn geweest. En dat is de belofte van nanotechnologie: snel, precies en verdomd nuttig.

Hoe nanotechnologen dat resultaat behalen, verschilt nogal. Soms begint een nanotechnoloog atomen van de grond af aan bij elkaar te zetten om iets moois te bouwen. Er zijn ook nanotechnologen die bestaande moleculen uit elkaar plukken en er weer iets nieuws van bouwen.

Ook in dit dossier

Zie ook:

Meer biotechnologie op Ditisbiotechnologie.nl

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 mei 2009
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.