Bij de studie van biologische processen op cellulair en moleculair niveau is het gebruikelijk om fluorescerende ‘vlaggetjes’ te gebruiken. Dit zijn bijvoorbeeld kleine eiwitten die zich aan biomoleculen hechten. Dit maakt die biomoleculen zichtbaar, zodat ze met beeldvormende technieken te volgen zijn. Zelfs binnenin een levende cel.

Kleine kristallen

Scheikundejongens.nl

Quantumdots zijn halfgeleidende nanokristallen van enkele nanometers tot enkele tientallen nanometers groot. Deze kleine ‘klompjes’ materiaal, enkele honderden tot enkele duizenden atomen groot, gaan licht uitzenden als ze bijvoorbeeld met onzichtbare UV-straling worden belicht. De kleur van het uitgezonden licht hangt af van de grootte van de quantumdots.

Quantumdots zijn in principe ook geschikt voor deze toepassing. Beter zelfs, zo denken wetenschappers die de minuscule materiaalklompjes onderzoeken. De dots geven helder licht met een lange levensduur en de kleur van het licht is gemakkelijk te variëren – spimpelweg door de grootte van de quantumdot aan te passen. Dat biedt wellicht nieuwe diagnostische mogelijkheden.

Transformatie

Een heikel punt is dat quantumdots in een biologische omgeving lastig hanteerbaar zijn. Ze laten zich namelijk niet met water mengen. Onder leiding van Julius Vancso, Twents hoogleraar ‘Materials and Technology of Polymers’, is daar nu een oplossing voor gevonden. De onderzoekers hebben een amfifiele coating ontwikkeld: een coating die zowel waterafstotende (hydrofobe) als waterminnende (hydrofiele) eigenschappen heeft.

Dankzij de coating transformeert de quantumdot van hydrofoob naar hydrofiel. De coating hecht zich met de kant die ‘niet van water houdt’ aan het oppervlak van de quantumdot. Met de andere, hydrofiele kant geeft de coating de quantumdot waterminnende eigenschappen, zodat deze in waterige systemen goed kan gedijen. En, ook belangrijk: de lichtgevende eigenschappen van de quantumdot worden er niet negatief door beïnvloed.

De quantumdot krijgt een coating (afb. a) waaraan vervolgens weer verschillende andere polymeren zijn vast te klikken (afb. b). Die kunnen bijvoorbeeld samen tot de vorming van een cluster van quantumdots leiden (afb. c).

Universiteit Twente

Een bijzonder aspect van de coating is dat hij zichzelf op de quantumdot aanbrengt via een proces van moleculaire zelfassemblage. Een ander voordeel is dat er ook weer andere moleculen aan ‘vast te klikken’ zijn. De quantumdot kan zich dan bijvoorbeeld gaan hechten aan een specifiek celtype, zoals een tumorcel.

Prof.dr. Julius Vancso is behalve UT-hoogleraar ook ‘visiting scientist’ bij het A*STAR Instute of Materials Research and Engineering in Singapore. Het in Nature Protocols beschreven onderzoek betrof een samenwerking van wetenschappers van beide organisaties.

Meer over quantumdots op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/quantumdots/quantumdot/quantum-dot/kwantumdot/kwantumdots/kwantum-dots/quantum-dots/index.atom?m=of", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}