Enzymen blijken te worden aangetrokken door hoge concentraties van hun substraat. Een effect dat wellicht kan worden benut om richting te geven aan nanorobotjes, schrijven onderzoekers van Penn State University in JACS.

Waar het effect precies door wordt veroorzaakt, is overigens nog een raadsel.

Eerder ontdekten Ayusman Sen en collega’s al dat enzymen sneller diffunderen in een oplossing die hun specifieke substraat bevat. Hoe dat precies komt is ook nog niet duidelijk, maar het bracht de onderzoekers wel op het idee om het effect van concentratiegradiënten op zo’n enzym uit te proberen.

Daarvoor ontwierpen ze een lab op een chip waarin twee oplossingen naast elkaar door één kanaal kunnen stromen. Zolang beide stromen maar netjes laminair blijven, treedt nauwelijks menging op. Maar moleculen kunnen wel door diffusie van de ene naar de andere stroom verhuizen.

In de ene stroom werd een catalase- of urease-enzym opgelost, met een fluorescent label zodat het met een microscoop was te volgen. De andere stroom bevatten het substraat van het enzym. En inderdaad: hoe hoger de substraatconcentratie, hoe meer enzym er naar toe diffundeerde.

Werd het enzym geblokkeerd, dan trad het effect niet meer op. Dat suggereert dat het op de een of andere manier door de reactie tussen enzym en substraat wordt gevoed.

Het lukte zelfs om catalase te lokken met waterstofperoxide dat in de stroom werd gegenereerd door een tweede enzym, namelijk glucose-oxidase. Dat proces kon je dan weer regelen door meer of minder glucose aan het oxidase te geven.

In hoeverre je hiermee echt een nanorobot door de bloedbaan kunt sturen door er een enzym aan te binden dat zijn functionele groep achternaholt, is afwachten - maar wel een fascinerende gedachte.

bron: C&EN