Boosaardig spiegelbeeld betrapt

Wat als je spiegelbeeld tot leven kwam, maar geen exacte kopie was van jezelf? Misschien is het wel de boosaardige versie van jezelf? Het lijkt een scène uit een horrorfilm. Of toch niet? Het overkomt bijna alle moleculen. Dankzij mijn onderzoek zijn we weer een stapje dichter om te voorkomen dat de boosaardige moleculen in een medicijn terecht komt.

Moleculen zijn kleine bouwstenen waarmee wij allemaal gemaakt zijn. Je vindt ze in de lucht, in water, overal. Ook in medicijnen. Van bijna elke molecule bestaan twee varianten die elkaars spiegelbeeld zijn. Op het eerste zicht lijken ze hetzelfde. Je zou verwachten dat ze zich dan ook hetzelfde gedragen, maar dat blijkt niet altijd het geval. Sommige gespiegelde varianten kunnen zich compleet anders gedragen.

Een voorbeeld is Penicillamine, een molecule die gebruikt wordt om chronische artritis te behandelen. Maar pas op voor het spiegelbeeld van Penicillamine, want die is extreem giftig! Je moet dan ook zeer voorzichtig zijn bij de productie van medicijnen, zodat enkel de juiste variant gemaakt wordt. Geen gemakkelijke taak.

Onzichtbaar kleine handen

Je kan de twee varianten van de molecule vergelijken met onze handen. Je linker- en rechterhand zijn spiegelbeelden van elkaar, maar er is geen enkele manier om ze exact met elkaar te laten overlappen.

Uiteraard kan je wel het onderscheid maken tussen je linker- en je rechterhand. Je kijkt er gewoon naar. Dat gaat niet bij een molecule. Die is daarvoor gewoonweg te klein. Om te weten met welke molecule we als wetenschappers te maken hebben, trekken we naar het lab. Daar kunnen we meten welke soort molecule in de potjes zit. Maar wat blijkt? Die gespiegelde varianten zitten samen in hetzelfde potje, en we kunnen de twee varianten niet gemakkelijk van elkaar splitsen.

Onze handen zijn elkaars spiegelbeeld, maar er is geen enkele manier om ze exact met elkaar te laten overlappen.

Nanotechnologie to the rescue!

In mijn onderzoek heb ik nanodeeltjes bestudeerd die een mogelijke oplossing kunnen bieden. Dat zijn deeltjes met afmetingen die 1.000 tot wel 100.000 keer kleiner kunnen zijn dan de dikte van een haar. En dat maakt ze heel bijzonder.

De vorm van nanodeeltjes bepaalt namelijk hoe ze zich gedragen. We kunnen nanodeeltjes maken met allerlei exotische vormen en al even exotische eigenschappen. Sinds kort kunnen we zelfs nanodeeltjes maken die ook een spiegelbeeld hebben dat zich anders gedraagt. Die zouden we kunnen gebruiken om de twee varianten van een molecule uit elkaar te halen, wat de productie van betere medicijnen mogelijk maakt.

Sommige nanodeeltjes hebben een spiegelbeeld dat zich anders gedraagt.

Met de juiste vorm kunnen we gespiegelde nanodeeltjes gebruiken als politieagenten. Als we ze toevoegen aan een medicijn waar nog boosaardige moleculen in zitten, dan kunnen die nanodeeltjes deze moleculen opsporen en vastgrijpen. Zo worden de slechte spiegelbeelden van moleculen uitgeschakeld en kunnen we betere medicijnen maken.

Er zijn dan ook veel wetenschappers die hier de laatste jaren hard aan werken. Maar verrassend genoeg is de exacte invloed van de vorm van zulke gespiegelde nanodeeltjes op hun eigenschappen nog niet gekend. Daarom heb ik in mijn eindwerk een nieuwe onderzoeksmethode ontworpen om het onderzoek rond deze nanodeeltjes te vergemakkelijken.

Links of rechts?

Het is niet eenvoudig om de vorm van zulke nanodeeltjes te onderzoeken, want nanodeeltjes zijn zelfs met de beste optische microscoop niet zichtbaar. Ze zijn te klein. Je hebt dus een elektronenmicroscoop nodig, die nog veel sterker kan vergroten. Daarmee kan je dan een foto nemen, waarop je het nanodeeltje langs één kant kan bekijken. Om de volledige vorm van het nanodeeltje te achterhalen, nemen we een reeks foto’s langs verschillende kanten. Door deze te combineren, kunnen we een volledige driedimensionale virtuele kopie van het nanodeeltje berekenen.

Nu willen we graag weten welke van de twee spiegelbeeldvarianten we bekeken hebben. Links of rechts? En daar knelt het schoentje. Die beslissing gebeurt momenteel nog door de subjectieve interpretatie van de onderzoeker, maar dat is niet voldoende als we die nanodeeltjes echt willen begrijpen. Het is ook belangrijk om te weten hoe sterk een nanodeeltje verschilt van zijn spiegelbeeld. Hoe groter het verschil, hoe beter het zal werken.

Meten is weten

Daarom heb ik tijdens mijn onderzoek een methode ontworpen die eenduidig kan bepalen met welke van de twee spiegelbeelden men te maken heeft. Bovendien kan ik bepalen hoe sterk een nanodeeltje van zijn spiegelbeeld verschilt. Dat was tot nu toe nog niet mogelijk. Vervolgens heb ik de handen in elkaar geslagen met een internationaal team van onderzoekers die gespecialiseerd zijn in de productie van nanodeeltjes. Samen hebben we al enkele manieren om de nanodeeltjes te maken in detail onderzocht en geoptimaliseerd met de hulp van deze nieuwe onderzoeksmethode.

Door gebruik te maken van deze nieuwe methode, is het nu mogelijk om de spiegelbeelden van nanodeeltjes op een objectieve manier te onderzoeken. Dat zal ertoe leiden dat we de eigenschappen van nanodeeltjes goed begrijpen. Op haar beurt kunnen we dan nieuwe nanodeeltjes maken waarmee we de boosaardige variant van een molecule kunnen betrappen en uitschakelen. Dit kan onze medicijnen alleen maar verbeteren!