In Leiden is een techniek bedacht om microgewrichten te maken uit colloïdale deeltjes en stukjes DNA. Je zou ze kunnen verwerken in constructies die qua grootte ergens tussen moleculaire motortjes en macromachinerie in zitten, blijkt uit een publicatie in het tijdschrift Nanoscale.

Daniela Kraft en collega’s maken de deeltjes door een lipide bilaag, vergelijkbaar met een celmembraan, te laten groeien rond silicadeeltjes van de gewenste vorm en grootte. In deze publicatie gaat het om bolletjes van 1,15, 2,06 of 3,0 µm diameter, kubusjes met ribben van 1,24 µm, en haltertjes die ontstaan door twee bolletjes aan elkaar te laten groeien.

Elk stuk DNA bestaat uit een streng van 58 basen en een van 47, eindigend in een cholesterol- of stearylgroep die als een soort anker door de lipide bilaag wordt geabsorbeerd. Die twee strengen vormen samen een dubbele spiraal met twee ankers aan één uiteinde en een vrije enkele streng aan het andere. Die vrije strengen maak je in twee uitvoeringen, die ook weer op elkaar passen. Om twee deeltjes te koppelen voorzie je ze elk van één van beide typen; de rest gaat vanzelf.

Het leuke is nu dat zo’n lipide bilaag vloeibaar is en het verankerde DNA er als het ware los in ronddrijft. De gekoppelde deeltjes kunnen niet meer los van elkaar komen, maar wel over elkaar heen schuiven. Hoe makkelijk dat gaat hangt mede af van de hoeveelheid DNA-strengen die tussen beide deeltjes zitten; duizend stuks per vierkante micrometer lijkt vooralsnog optimaal.

Een dergelijk systeem zal altijd proberen het contactoppervlak tussen beide deeltjes zo groot mogelijk te houden, omdat dat energetisch het gunstigst uitpakt. Door daar handig gebruik van te maken, kun je verschillende gewrichten maken.

Zo levert een klein bolletje op een groot bolletje een kogelgewricht op: welke kant het uit beweegt, maakt voor dat contactoppervlak immers niets uit. Een bolletje op een kubus blijft echter altijd op hetzelfde vlak van die kubus heen en weer schuiven, omdat het contactoppervlak teveel vermindert als het de hoek om wil gaan. En een bolletje op een halter zoekt het midden van die halter op, omdat het daar aan twee kanten tegelijk kan hechten. Zo krijg je een scharniergewricht.

Uit deze micromeccanodoos een functionerend robotje opbouwen is de volgende uitdaging.

bron: Universiteit Leiden