Met nanodeeltjes in een emulsie kun je de natuurlijke lichtverstrooiing van doopvontschelpen imiteren. Zo voorzie je algen in bioreactoren zo efficiënt mogelijk van zonlicht, claimen onderzoekers van de University of Pennsylvania in het tijdschrift Advanced Materials.

Die Tridacna-schelpdieren, waarvan de doopvontschelp (Tridacna gigas) de grootste en bekendste vertegenwoordiger is, werken zelf ook als bioreactor. Ze leven in symbiose met zoöxanthellae, eencellige fotosynthetische algen die als een dikke laag op hun lichaam zitten en zorgen voor zuurstof en andere voedingsstoffen.

De schelpen leven in de tropen, vrij dicht onder het wateroppervlak. Je zou verwachten dat de buitenste laag algen daar meer zonlicht krijgt dan goed voor haar is terwijl de dieper gelegen algen in de schaduw zitten.

In Journal of the Royal Society - Interface onthulden Alison Sweeney en collega’s drie jaar geleden dat bovenop die algen een laag zogeheten iridocyten ligt. Dat zijn speciale cellen die de golflengtes, die het beste geschikt zijn voor fotosynthese, uit het zonlicht filteren en schuin vooruit verstrooien als een kegelvormige bundel. De algen hangen aan een soort verticale pilaartjes, waar voldoende ruimte tussen zit om het verstrooide licht overal te laten komen. De onbruikbare golflengtes worden door de iridocyten teruggekaatst voordat ze kwaad kunnen doen, en dat is de reden dat zo’n doopvontschelp licht lijkt te geven.

Iridocyten bereiken dit effect dankzij een uitgekiende vulling van gestapelde eiwitkristallen. Als het überhaupt ooit zou lukken om die na te maken in het lab, zou dat waarschijnlijk veel te duur worden voor commerciële toepassing.

Sweeney en haar collega Shu Yang claimen nu echter dat ze hetzelfde effect kunnen bereiken met een spotgoedkope emulsie van microbolletjes in gelatine. De bolletjes vullen ze met siliciumnanodeeltjes. De bereidingswijze van de emulsie bepaalt de gemiddelde diameter van de microbolletjes, en die blijk je zo te kunnen instellen dat je dezelfde lichtverstrooiing krijgt als in echte iridocyten.

De bolletjes zijn niet allemaal even groot en de lichtverstrooiingskegels dus ook niet, maar volgens berekeningen van de auteurs wordt de lichtverspreiding daar alleen maar beter van.

De volgende stap moet een imitatie worden van de stapeling van algen op pilaartjes - vermoedelijk wordt dat kweken in pilaartjes van gelatine.

bron: University of Pennsylvania