Levend kunststof met moleculaire machine • Metaal Magazine Ga naar hoofdinhoud

Levend kunststof met moleculaire machine

Levende cellen kunnen zichzelf slapper of stijver maken om zich te vervormen en zo door nauwe ruimtes in weefsels en bloedvaten te kruipen. Natuurkundigen hebben ontdekt dat cellen dit doen door zichzelf aan te spannen, zoals een spier dat doet, met behulp van moleculaire machines. Dit resultaat biedt nieuwe perspectieven om slimme ‘levende’ kunststoffen te maken.

Levende cellen onderscheiden zich van kunststoffen, rubber en beton door de eigenschap zichzelf te kunnen aanpassen. De nu gepubliceerde resultaten laten zien hoe eigenschappen van cellen nagebootst kunnen worden om dode materialen ‘levende’ eigenschappen te geven. Dit zou bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden voor biomedische kunststoffen om weefsels te herstellen of zelfs te vervangen.

Levende cel voor slimme kunststof

Motoren bestaan uit een lange staart en twee koppen. Met de staarten komen ze samen om vezels te vormen waar de koppen aan twee kanten uitsteken. Met de koppen kunnen ze eiwitvezels van het cytoskelet van de cel (aktine) aanspannen zoals vioolsnaren (foto’s: FOM)

 

Wetenschappers van het FOM-instituut Amolf, de Vrije Universiteit Amsterdam en Harvard University hebben hun bevindingen deze maand in het gerenommeerde tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) gepubliceerd.

 

Vorm veranderen

Levende cellen hebben raadselachtige eigenschappen: ze zijn enorm stijf en sterk, maar tegelijk vervormbaar. Hierdoor zijn ze bestand tegen grote trek- en schuifkrachten, maar kunnen ze hun vorm ook actief veranderen om zich door nauwe gaten in weefsels en bloedvaten te wurmen. Wetenschappers onderzoeken al ruim honderd jaar waar dit tegenstrijdige gedrag vandaan komt.

 

Vioolsnaren

Tot dusver was bekend dat cellen voor hun stevigheid een skelet van eiwitvezels nodig hebben. Cellen kunnen de stijfheid van dit zogenaamde cytoskelet variëren door verschillende hoeveelheden lijm-eiwitten te gebruiken, die de vezels stevig aan elkaar plakken. Amolf-onderzoekers hebben nu ontdekt dat cellen voor een snelle respons gebruik maken van motor-eiwitten, die het skelet als vioolsnaren aanspannen. Het aangespannen skelet is tot duizendmaal stijver dan het eiwitskelet in slappe toestand.

 

Kunstcel

De onderzoekers deden hun ontdekking door een kunstcel te maken bestaande uit eiwitvezels en moleculaire motoren. Moleculaire motoren zijn eiwitten die chemische energie als brandstof gebruiken om krachten te genereren. Omdat dit op moleculaire schaal gebeurt, is het vermogen van één enkel eiwit ongelooflijk veel kleiner dan dat van de verbrandingsmotor in een auto. Toch hebben de motortjes op de kleine schaal van een cel een groot effect. Ze trekken de eiwitvezels van het cytoskelet actief naar elkaar toe en spannen de slappe vezels daardoor aan zoals vioolsnaren.

 

Bron: FOM

 

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven