Monteer enzymen op nanogouddeeltjes en je kunt ze aan- en uitzetten met een infraroodlaser. Veel energiezuiniger dan wanneer je de hele reactor moet opwarmen, stellen onderzoekers van Rice University (VS) in ACS Nano.

De groep van prof. Michael Wong gebruikt daarbij enzymen uit zogeheten thermofiele bacteriën, die leven in heetwaterbronnen. Bij kamertemperatuur doen zulke enzymen niets, maar bij hoge temperatuur kunnen ze vaak dingen doen die met ‘gewone’ enzymen niet lukken.

Je hecht die enzymen aan goudstaafjes van 30 nm lang en 10 nm dik. Staafjes van die afmeting reageren heftig op licht met een golflengte van rond de 800 nm, dat er oppervlakteplasmons op genereert. De resulterende opwarming straalt letterlijk af op de enzymen, die daardoor hun werktemperatuur bereiken en aan de slag gaan.

Om te zorgen dat de enzymen niet op hun beurt het omringende water opwarmen, verpak je de goud/enzymcomplexen in poreuze kraaltjes van calciumalginaat of een ander isolerend materiaal. Het idee is dan dat het licht er wel doorkomt en de substraten en producten ook (via de poriën) maar dat de warmte binnenblijft.

De onderzoekers hebben het uitgeprobeerd met een glucokinase-enzym uit Aeropyrum pernix, een microbe die voor de Japanse kust is opgevist en die pas bij 80 graden Celsius redelijk actief wordt. Inderdaad bleken alginaatkraaltjes met een vulling van nanogoud en dit enzym glucose te kunnen afbreken als ze met een IR-laser werden aangestraald. Daarbij bleken de enzymen wekenlang goed te blijven.

Wong verwacht dat de chemische industrie wel belangstelling zal hebben omdat die laser veel minder energie verbruikt dan de stoomketel waarmee je tot nu toe je hele reactor moest verwarmen als je met thermofiele enzymen wilde werken. Eventueel moet het zelfs met zonlicht kunnen, suggereert hij.

bron: Rice