Voor het eerst: nanoblaasjes in voorspelbare vormen

De vorm van nanoblaasjes – polymeersomen in jargon – in een oplossing wisselt bij verschillende samenstellingen van die oplossing, ontdekten natuurwetenschapper Roger Rikken en zijn collega’s aan de Radboud Universiteit. "We kunnen nu naast bolletjes ook schijfjes, kommetjes en staafjes maken door de oplosmiddelverhouding geleidelijk te variëren. Daarmee verandert namelijk de osmotische druk en de doorlaatbaarheid van de blaasjes", aldus Rikken.

De vorm van de nanoblaasjes is hiermee voor het eerst helemaal controleerbaar en voorspelbaar. Dat biedt kansen voor het omvormen van de blaasjes in nanocontainers of nanoraketten, die bruikbaar zijn voor biomedische toepassingen zoals medicijntransport in het lichaam. De vorm van de polymeersomen beïnvloedt bovendien de stromingseigenschappen. Daarom is kennis van en controle over de vorm van groot belang voor de inzet van de blaasjes in medicijntransport via de bloedbaan.

Met de magneten van het High Field Magnet Laboratory kon Rikken precies bepalen welke vorm de blaasjes hadden bij welke samenstelling. Vervolgens bestudeerde hij de verschillende vormen met elektronenmicroscopie, en hij beschreef de precieze vormen op een wiskundige manier. Zo ontdekte hij dat de vormverandering van nanoblaasjes de weg van de minste energie volgt. "De natuur probeert altijd in evenwicht te zijn. De vier vormen die wij vonden, bleken precies op de energieminima van een bestaand model te passen. Het basisidee achter deze vondst is dus eigenlijk heel logisch, maar nog nooit eerder op deze manier beschreven."

Shaping polymersomes into predictable morphologies via out-of-equilibrium self-assembly, R. Rikken, H. Engelkamp, R. Nolte, J.C. Maan, J. van Hest, D. Wilson & P. Christianen, Nature Communications, 2016; DOI: 10.1038/ncomms12606

De publicatie is een samenwerkingen tussen natuurkundigen van het High Field Magnet Laboratory (HFML) en scheikundigen van het Institute for Molecules and Materials (IMM) van de Radboud Universiteit.