Zijn enantiomeren te scheiden met microfluidics?

Bacteriën in de vorm van een rechtsdraaiende spiraal worden in een vloeistofstroming anders meegesleurd dan linksdraaiende exemplaren. Mogelijk laat dit principe zich vertalen naar een manier om links- en rechtsdraaiende moleculen (enantiomeren) te scheiden, zo suggereert Roman Stocker (MIT) in Physical Review Letters.

Samen met promovendus Marcos en twee collega’s van Brown University deed Stocker proeven met de spirocheet Leptospira biflexa, een ééncellige in de vorm van een 16 micrometer lange rechtsdraaiende spiraal. Die injecteerden ze in het midden van een 110 cm lang, 90 micrometer diep en 1 mm wijd zigzagkanaal. Met een fasecontrastmicroscoop en een digitale camera werden de spirocheten vervolgens gevolgd.

Theoretisch is af te leiden dat de sterke afschuifstroming in de buurt van de wanden zo’n spiraal een afwijking moet meegeven. De eencelligen die bij de bodem zitten gaan linksaf, terwijl je bij de bovenwand juist rechtsaf zwenken. In de praktijk bleek dat inderdaad te gebeuren.

Helaas konden de onderzoekers niet beschikken over een linksdraaiende spirocheet, maar je mag er gerust van uitgaan dat die precies de andere kant op zou zijn gedreven. Zo zou je dus aan het einde van het kanaal een behoorlijk scherpe scheiding tussen linkse en rechtse spiralen hebben gekregen. Tap je de stroming aan het uiteinde in de hoeken van het kanaal af, dan krijg je linksonder en rechtsboven de rechtse spiralen. Linksboven en rechtsonder vang je de linkse.

Scheiding van links- en rechtsdraaiende moleculen moet volgens Stocker in principe ook mogelijk zijn, mits je je kanaal verder verkleint en de afschuifsnelheden verhoogt. Dat zulke deeljes meestal niet spiraalvormig zijn, zou er fysisch gesproken niet toe moeten doen. Dat de enantiomeren elkaars spiegelbeeld zijn, is voldoende.

Technisch is het intussen nog niet mogelijk. Met de beste momenteel beschikbare microfluidics-chips denkt Stocker deeltjes van 40 nm of groter te kunnen scheiden. Dan zit hij dus nog een factor 10 boven moleculair formaat.

bron: NSF