Poreuze dunne laag sorteert moleculen uiterst nauwkeurig op grootte

Een opgedampt en daarna uitgekristalliseerd laagje silicium van 50 atomen dik is een ideale zeef voor moleculen. Er zijn eiwitten mee uit elkaar te houden die qua massa slechts een factor twee verschillen, zo schrijft de groep van materiaaltechnoloog Chris Striemer (University of Rochester, New York) in het jongste nummer van Nature.

Striemer heeft de siliciummembranen bij toeval ontdekt. Hij wilde het kristallisatieproces van silicium bij verschillende warmtebehandelingsprocessen in detail bestuderen. Hij koos voor een extreem dun laagje om de kristalstructuur goed te kunnen zien onder de elektronenmicroscoop. Tot zijn verrassing trokken de atomen bij het uitkristalliseren naar elkaar toe en lieten daarbij gaten in de structuur vallen met een zeer constante diameter.

Zijn collega James McGrath, van de vakgroep biomedical engineering, kwam vervolgens op het idee dat het poreuze silicium wellicht als filter zou zijn te gebruiken. Dat bleek inderdaad te lukken. Het laat bijvoorbeeld het bloedeiwit albumine door, terwijl het iets grotere immunoglobuline G wordt tegengehouden.

Met de huidige apparatuur zijn siliciumfilters van een millimeter in het vierkant te maken. De poriegrootte is instelbaar. Het 15 nanometer dikke membraan is nog verrassend sterk ook: het kan een drukverschil van 1 bar overleven zonder zelfs maar te vervormen.

In een begeleidend commentaar in Nature stellen de Twentse nanotechnologen Albert van den Berg en Matthias Wessling dat ze vooral toepassingen in labs-op-een-chip verwachten. Maar het farmaconcern Johnson & Johnson heeft al 100.000 dollar bijgedragen om de toepassingsmogelijkheden bij nierdialyse te laten onderzoeken. En zelf denkt Striemer ook lucht- en waterfilters voor soldaten en hulpdiensten te kunnen produceren.

Onder de naam SiMPore is inmiddels een spin-offbedrijfje opgezet dat de technologie moet commercialiseren.

bron: University of Rochester, Scientific American