Thermodynamische truc voorkomt nano-knoeiboel

Om micro- of nanodeeltjes selectief te ‘lijmen’ zonder dat ze ongecontroleerd allemáál aan elkaar gaan plakken, moet je ze coaten met slim gekozen DNA-oligomeren en vervolgens de temperatuur laag houden. Dat meldt de Nederlandse onderzoeker Mirjam Leunissen op de website van Nature Materials.

Het idee om deeltjes te coaten met enkelstrengs DNA, en ze vervolgens aan elkaar te koppelen doordat complementaire sequenties zich aan elkaar binden, is niet nieuw. Voordeel is dat het een reversibel proces is: bij lage temperatuur bindt het DNA zich, bij hoge temperatuur laten de strengen weer los. Het nadeel is dat het een ‘aan-uit’-proces is: als de deeltjes zich eenmaal binden, doen ze het ook meteen allemaal tegelijk.

Leunissen heeft nu bedacht dat je die strengen ook zó kunt maken dat ze zich in een haarspeldbocht vouwen en aan zichzelf hechten, of aan een buurman op hetzelfde deeltje. Wanneer je de temperatuur van je monster heel snel verlaagt, blijkt deze binding zó snel te gaan dat de deeltjes niet meer de kans krijgen om zich aan elkáár te koppelen.

Wanneer je de temperatuur op dit lage niveau houdt, kun je twee deeltjes echter wél aan elkaar koppelen door ze met een ‘optisch pincet’ mechanisch tegen elkaar te drukken en een aantal minuten in die positie vast te houden.

Leunissen en collega’s hebben een simpel kwantitatief rekenmodel ontwikkeld waarmee de eigenschappen van deze ‘nano-contactlijm’ vrij nauwkeurig zijn te voorspellen. In de rpaktijk blijken die voorspellingen ook te kloppen en is het mogelijk om ‘self protected colloids’ te maken die ondanks een hoge concentratie stabiel zijn en niet klonteren.

Leunissen voerde het onderzoek overigens uit aan New York University, dankzij een Rubiconsubsidie van NWO.

bron: New York University, NWO