Je leest:

Twentse onderzoekers fabriceren ‘DNA-kooi’ voor medicijnafgifte en gentherapie

Twentse onderzoekers fabriceren ‘DNA-kooi’ voor medicijnafgifte en gentherapie

Door DNA te combineren met polymeren die ijzer bevatten, zijn moleculaire ‘kooitjes’ te maken: poreuze bolletjes die medicijnen of DNA-materiaal kunnen vervoeren of afleveren. Als sleutel fungeren kleine moleculen die de kooi openen of DNA-fragmenten vrijmaken. Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie publiceerden hierover vorige week in het tijdschrift Angewandte Chemie International Edition. Het artikel staat prominent op de cover.

DNA is niet alleen de drager van erfelijke informatie in levende wezens, de macromoleculen zijn ook toepasbaar in man-made technologie, bijvoorbeeld in DNA-computing in de bioinformatica. UT-onderzoekers Yujie Ma en Mark Hempenius hebben DNA nu op ingenieuze wijze weten te combineren met synthetische polymeren die ijzer bevatten. Het resultaat is een unieke manier om poreuze structuren te maken, bijvoorbeeld als bolvormige kooitjes of capsules.

Scanning Electron Microscope afbeelding van de microporeuze bolvormige ‘kooitjes’, gemaakt van DNA en positief geladen organometallische polymeren. De inzet laat de moleculaire structuur zien, tegen de achtergrond een opname van een Atomic Force Microscope. Beeld: Universiteit Twente

Macroporeuze materialen zoals de nieuwe bolletjes, met poriën groter dan 50 nanometer, hebben grote toepassingsmogelijkheden, maar ze zijn doorgaans niet eenvoudig te fabriceren. De DNA-polymeercombinatie is een voorbeeld van relatief eenvoudige ‘self-assembly’, waarbij de moleculen zichzelf ordenen. Het is daarmee een krachtige nieuwe mogelijkheid om de materialen te fabriceren en een belangrijke stap op weg naar innovatieve toepassingen.

Sleutelmolecuul

De wanden van de DNA-kooitjes worden stap voor stap opgebouwd. Hiertoe maken de onderzoekers handig gebruik van het verschil in eigenschappen tussen de twee typen moleculen. Het DNA heeft een negatieve elektrische lading, het ijzerhoudende polymeer is positief geladen.

Daarnaast is een essentiële eigenschap van het DNA dat het veel stijver is dan het polymeer. Gevolg is dat het polymeer zich vanzelf om het DNA wikkelt en er een zeer stabiel duo mee vormt. Wat het duo bindt is de elektrostatische kracht tussen het positief geladen polymeer en het negatief geladen DNA.

Het bolvormige kooitje kan medicijnen vervoeren en heel lokaal afleveren. De kooi is te openen met een speciale sleutel: een klein molecuul dat ijzer oxideert en de hechte band tussen DNA en polymeer lokaal verbreekt.

In deze toepassing dient DNA slechts als skelet van het kooitje en is het getransporteerde medicijn het molecuul waar het echt om gaat. Maar het lijkt ook mogelijk om na het opbreken van de kooiconstructie de DNA-fragmenten zélf toe te passen in gentherapie. Onderzoekers zijn al jaren op zoek naar een veilige en effectieve manier om genetisch materiaal in te brengen in cellen, bijvoorbeeld om erfelijke aandoeningen te behandelen. Wellicht dat de nieuwe DNA-kooitjes daartoe een mogelijkheid bieden.

Het onderzoek, geleid door prof.dr. Julius Vancso van het MESA+ Institute for Nanotechnology van de Universiteit Twente en prof. Helmuth Möhwald van het Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm, stond op 26 februari in Angewandte Chemie International Edition. Het haalde als ‘hot article’ de inside cover van het tijdschrift.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Universiteit Twente (UT).
© Universiteit Twente (UT), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 maart 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.