‘Knoeien’ met koffievlekken

Nieuws ‘Knoeien’ met koffievlekken

4 april 2007

(04-04)

Biochemici van het UMC St Radboud hebben een nieuw procédé ontdekt waarmee van allerlei stoffen vrij eenvoudig holle bolletjes zijn te maken. Deze microscopisch kleine biocapsules zijn uitstekend geschikt voor medische toepassingen, maar ook goed bruikbaar in andere bedrijfstakken.

Vergeleken met liposomen, een soort vetbolletjes waarvan de vorming berust op de eigenschappen van de moleculen, verloopt de fabricage van de Nijmeegse biobolletjes veel eenvoudiger. “Met dit nieuwe procédé kun je vrijwel van iedere oplosbare stof bolletjes maken”, zegt Toin van Kuppevelt, hoofd van de sectie Matrix Biochemie van het Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences (NCMLS). “Er zijn daarom veel meer toepassingen mogelijk dan met de liposomen.”

Paul Geutjes, die samen met Willeke Daamen het procédé ontdekte, vat het kort samen: “We brengen bijvoorbeeld een eiwit in oplossing en bevriezen het geheel supersnel tot bijna tweehonderd graden onder nul. In het ijs ontstaan strengen eiwit, die we sheets noemen. Daarna warmen we het geheel langzaam op tot min twintig graden, waarna het een tijdje mag ‘sudderen’. In die fase ontstaan bolletjes uit de eiwitstrengen. Daarna onttrekken we het vocht door vriesdrogen en worden de bolletjes hol. Klaar. Het procédé werd nooit eerder beschreven en was ook niet gepatenteerd. Dus hebben wij dat nu gedaan.”

Farmaceutische bezorgdienst

Het patent is binnen en er wordt nagedacht over de volgende stappen. Willeke Daamen: “In de wand van de bolletjes kunnen we extra stoffen inbouwen, bijvoorbeeld antilichamen, waardoor we de bolletjes gericht naar bepaalde plaatsen in het lichaam kunnen sturen. Voorzien van zo’n ‘postcode’ veranderen biocapsules in pakjesbezorgers. En gevuld met medicijnen, contraststoffen of andere middelen maak je er een biomedische TNT of farmaceutische Fed Ex van.”

In het Nijmeegse procédé zetten de biocapsules zichzelf in elkaar. Dat opmerkelijke proces van zelfassemblage is door Geutjes en Daamen nader onderzocht. Voorlopig biedt het principe van de koffievlek de beste verklaring. Geutjes: “In een artikel in Nature uit 1997 wordt dit principe beschreven. Bij een opdrogende koffiedruppel stromen de opgeloste stoffen met de vloeistof mee naar de rand van de vlek om daar neer te slaan. Een koffievlek heeft daarom altijd een dikkere, donkere rand. Binnen is de vlek licht en leeg, aan de rand donker en stevig. Onze basisbolletjes zijn in feite driedimensionale koffievlekken: een ronde eiwitmantel om een lege kern.”

Afgifte medicijnen

Tegenover de zelfassemblage van de bolletjes staat een gestuurde afbraak. Van Kuppevelt: “We hebben gezien dat enzymen de bolletjes op een controleerbare manier kunnen afbreken en daardoor is bijvoorbeeld een langzame, langdurige afgifte van medicijnen mogelijk. Maar je kunt ook denken aan immunisatieprocessen, aan contraststoffen voor beeldvorming, aan targeting van medicijnen… Er zijn eigenlijk teveel mogelijkheden om uitsluitend door ons verkend te worden. Wie goede toepassingsmogelijkheden ziet voor het procédé, kan zich melden.”

In de bijlage zijn vijf biocapsules zichtbaar. De eerste vier laten zien hoe enzymen zo’n biobolletje afbreken. Het vijfde bolletje is gebroken, waardoor de holle ruimte goed zichtbaar is.

Het procédé van de bolvorming is als videofilmpje te bekijken.

Een overzicht van het onderzoek is gepubliceerd in Advanced Materials - Daamen WF, Geutjes PJ, Nillesen STM, Van Moerkerk HThB, Wismans R, Hafmans T, Van Den Heuvel LPWJ, Pistorius AMA, Veerkamp JH, Van Hest JCM, Van Kuppevelt TH. Lyophilisomes: A new type of (bio)capsules. Advanced Materials 2007;19:673-677