Wetenschappers van UT-onderzoeksinstituut MESA+ hebben een methode ontwikkeld om levende cellen op natuurlijke wijze in materialen te verwerken, met volledig behoud van alle eigenschappen. Ze slaagden er in om bacteriën zo aan te passen, dat ze met dynamische zwakke bindingen (niet-covalente bindingen), op door de mens gecreëerde materialen te verwerken zijn. Deze nieuwe methode opent de weg naar ‘levende implantaten’, zoals stents waarop cellen van de binnenbekleding van bloedvaten kunnen hechten. Het onderzoek is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke vakblad ACS Nano.
Supramoleculaire chemie is de wetenschap die zich bezighoudt met moleculaire zelfassemblage: chemische bouwstenen die, als je ze samenbrengt, vanzelf grotere geordende structuren vormen. Hierbij worden ze samengehouden door zogenoemde niet-covalente bindingen: zwakke bindingen die een sleutelrol spelen bij alle processen in de natuur. Binnen deze tak van wetenschap is het de kunst om de verschillende bouwstenen zo te ontwikkelen dat ze vanzelf de gewenste structuren vormen. Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben nu een methode gevonden waarmee ze kunnen zorgen dat levende cellen – in dit geval bacteriën uit het menselijke lichaam – met behoud van beweeglijkheid in materialen verwerkt kunnen worden. Dit opent de weg naar een breed scala aan nieuwe toepassingen, bijvoorbeeld als onderdeel van medische implantaten. Denk bijvoorbeeld aan stents uitgerust met bacteriën waarop endotheelcellen (cellen die de binnenbekleding van bloedvaten vormen) kunnen groeien, of bacteriën die in het lichaam gericht medicijnen kunnen afgeven.
Volgens onderzoeksleider prof. dr. ir. Pascal Jonkheijm is dit onderzoek een belangrijke wetenschappelijke stap. “Met dit onderzoek kunnen we nu ook echt levende bouwstenen in materialen verwerken, terwijl ze hun volledige functie en beweeglijkheid behouden.”
Natuurlijk klittenband
De onderzoekers slaagden er in om het DNA van de bacterie E coli zo aan te passen dat in een eiwit op het celmembraan de stof CB[8] hecht (een klein molecuul van twee nanometer groot, dat de vorm heeft van een pompoen). Deze stof kan zich vervolgens weer op andere bouwstenen hechten en vormt daarmee een soort ‘natuurlijk klittenband’.
Onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door Shrikrishnan Sankaran, Mustafa Can Kiren en Pascal Jonkheijm van de leerstoel Molecular Nanofabrication van de Universiteit Twente. Het onderzoek is financieel mede mogelijk gemaakt door de Europese Unie.
