Nanobiotechnologie
op weg naar de bloedbaan
Hybride
ontwikkelingen openen weg naar medische toepassingen - 28-11-2000
In
het Cornell Nanobiotechnology Center hebben Carlo Montemagno
en zijn collega’s een ‘nanocopter’ ontwikkeld: een moleculaire motor
die metalen propellers doet draaien. Het uiteindelijke doel is de
ontwikkeling van geneeskundige toepassingen.
Na
een demonstratie van de moleculaire motor verklaarde Montemagno dat
hij hoopte hiermee een volledig nieuwe technologie te hebben ontsloten.
In een themanummer van Science vertelt de bio-ingenieur hoe zij er
als eerste in slaagden deze hybride - waarbij organisch en anorganisch
materiaal werd samengevoegd - biomoleculaire motoren te construeren.
Het minuscule toestel bestaat uit een propeller uit nikkel met een
grootte van 750 op 150 nanometer. Een nanometer is het miljardste
deel van een meter en de nanocopters zijn dan ook ongeveer even groot
als een standaard virus. Aan de propeller werd een ‘motor’ van ATP,
adenosine trifosfaat, een biochemische brandstof die in cellen voor
energie zorgt, toegevoegd, die voor de aandrijving moet zorgen. Met
deze natuurlijke brandstof konden de propellers tot 2 uur en half
blijven draaien. Montemagno was overigens niet te beroerd om toe te
geven dat een en ander nog niet op punt staat: van de eerste 400 nanocopters
die werden gebouwd, bleken er maar 5 te werken.
Ralph C. Merkle, een van de pioniers in en bekendste denkers over
nanotechnologie, reageert enthousiast op de nieuwe ontwikkelingen:
“Vandaag zijn het propellers, morgen kunnen andere dingen op de motor
worden aangesloten. Het beweegt in een richting waar we zowaar nuttige
resultaten in het vizier krijgen.” Dat enthousiasme wordt gedeeld
door de medewerkers van het Cornell Center. Zij hopen vooral medische
toepassingen te kunnen ontwikkelen.
Want ook in geneeskundige middens kijken sommigen reikhalzend uit
naar de toepassingen van nanotechnologie. Die lijken schier eindeloos
te zijn en in de science fiction literatuur wordt al langer gefantaseerd
over minuscule apparaten die in de bloedbaan worden gebracht en daar
onopgemerkt maar bijzonder efficiënt tumoren, dichtgeslibde aderen,
bacteriën en virussen te lijf gaan.
Die fantasieën worden elke dag wat reëler, wat zeker opgaat voor de
nanotechnologische sector, die in een snel ritme evolueert. In 10
jaar tijd is bijzonder veel vooruitgang geboekt en steeds meer instituten
hebben een eigen nanotechologie-departement. De beschikbare fondsen
worden steeds groter en ook de overheid maakt geld vrij, zowel in
Azië, Amerika als Europa.
Hoe de nanobiotechnologie eruit zal gaan zien werd door middel van
een aantal computersimulaties, ontwikkeld door Amerikaanse en Europese
nanotechnologen, in beeld gebracht. Zij ontwierpen ‘duikboten’, die
door de bloedstroom zouden kunnen reizen om op een gewenste plaats
geneesmiddelen af te leveren. Zo zouden ziekten bestreden kunnen worden
zonder de nadelige neveneffecten die veel geneesmiddelen nog tot een
noodmiddel maken. In de simulatie werden bacteriën als drijvende kracht
gebruikt. Zij zouden een container gevuld met geneesmiddelen kunnen
aandrijven. De onderzoekers hopen binnen enkele maanden een prototype
klaar te hebben.
Zoals het onderzoek van Montemagno aantoont is een bacterie, of zelfs
alleen de zweepstaart van een bacterie, niet de enige mogelijkheid
om de nano-robots aan te drijven, ook al ziet de onderzoeker niet
al te veel toekomst in het huidige gebruik van ATP. Zelf hoopt Montemagno
een motor te realiseren die door fotonen wordt aangedreven, licht
dus.
En ook de idee van een met geneesmiddel gevulde container is minder
futuristisch dan het aanvankelijk lijkt. Bij nader inzien is een dergelijk
voorwerp al ontwikkeld. De Nederlander Edwin Jager is er in de Zweedse
Link Pings universiteit in geslaagd moleculaire doosjes van
een polymeer-goud combinatie te vervaardigen die zich desgewenst kunnen
openen en sluiten
De commerciële biomedische sector laat zich evenmin onbetuigd. Het
Amerikaanse Renaissance Technologies hoopt volgend jaar te
slagen in de productie van medische robots met een grootte van minder
dan een millimeter. Het Duitse MicroTEC onderzoekt ondertussen of
externe magnetische velden gebruikt kunnen worden om microscopische
motors aan te drijven tijdens hun reis door een menselijk lichaam.
Ook al kunnen betrokken onderzoekers soms wat overenthousiast zijn,
wat doorgaans leidt tot onderschatting van de benodigde tijd om met
bruikbare ontwikkelingen op de proppen te komen, toch lijkt het erop
dat nanobiotechnologie binnen niet al te lange tijd zijn intrede zal
maken in de geneeskunde. En als de verwachtingen kunnen worden ingelost,
zal dat de medische sector en de manier waarop de geneeskunde op dit
moment wordt geconsumeerd grondig veranderen. (DdV)
Related links:
Een nanotechnologie-magazine
Een online boek over Nanogeneeskunde
Een eerder artikel over nanotechnologie
©
David de Vaal
