Ultrakleine ijzeroxidedeeltjes voor biotechnologisch en biomedisch gebruik
Ultrakleine ijzeroxidedeeltjes voor biotechnologisch en biomedisch gebruik
Magnetische vloeistoffen zijn 'rare' vloeistoffen. Ze bestaan uit superkleine ijzeroxidedeeltjes met diameters van slechts een paar miljoenste millimeter, die opgelost zijn in water. Juist door hun kleine afmetingen bezinken ze niet in de oplossing... ook al laat men ze jarenlang rustig staan. Wanneer men echter een magneet in de buurt brengt, wordt de hele vloeistof aangetrokken. Maar tot deze eigenaardigheid blijft het niet beperkt. In het verleden hebben deze vloeistoffen hun nut bewezen in tal van industriële processen, onder meer in de drukindustrie, in de ruimtevaart, enz.
In het IRC zijn we er ook in geslaagd dergelijke kleine deeltjes aan te maken om er vervolgens gebruik van te maken voor biotechnologische en geneeskundige toepassingen. Voor al onze toepassingen bekleden we de ijzeroxidedeeltjes eerst met een dubbellaag van fosfolipiden, d.w.z. met een oppervlaktestructuur die sterk lijkt op die van natuurlijke celmembranen. Wat we op deze wijze creëren, zijn zogenaamde magnetoliposomen.
Elektronenmicroscopische opname van magnetoliposomen. De superkleine ijzeroxidedeeltjes, met een diameter
van slechts enkele miljoensten van een millimeter, zijn omgeven door een ultradun laagje fosfolipiden.
Een eerste, veeleer biotechnologische toepassing, die we reeds grotendeels uitgewerkt hebben, bestaat erin dat we eerst een gezuiverd, membraangebonden enzyme vasthechten in de fosfolipidelaag van de magnetoliposomen. Vervolgens wordt het geheel met behulp van een hooggradiënt magnetisch veld vastgehouden tussen de polen van een elektromagneet om het daarna continu te laten overspoelen met een substraatoplossing waarop het enzyme dan kan inwerken. Wat we op deze manier ontwerpen, is niets anders dan een magnetisch gecontroleerde bioreactor die opereert in een continu regime. De resultaten hiervan werden inmiddels gepubliceerd in enkele vooraanstaande wetenschappelijke tijdschriften.
Andere toepassingen waar we momenteel druk mee bezig zijn, hebben betrekking op het direct gebruik van magnetoliposomen in het lichaam.
Een eerste project binnen onze biomedische interessesfeer voeren we momenteel uit samen met wetenschappers uit de prestigieuze National Institutes of Health (N.I.H.) te Bethesda (USA). Het onderzoek beoogt het gebruik van magnetoliposomen als contrastvloeistof in het lichaam om hiermee bepaalde 'anomalieën' in het lichaam te kunnen detecteren. Een probleem is echter dat magnetoliposomen voor ons lichaam vreemde structuren zijn. Als we geen voorzorgen nemen, zullen ze na injectie in de kortste keren door de lever uit de bloedstroom gefilterd worden, en dit is net iets wat we te allen prijze willen vermijden.
Onze strategie om dit probleem te omzeilen bestaat erin dat we aan het oppervlak van de magnetoliposomen, via scheikundige synthesemethoden, flexibele polymeerketens vasthaken. Deze lange ketens die a.h.w. in de bloedstroom 'rondwapperen', zorgen ervoor dat de magnetoliposomen voortdurend van uitzicht veranderen en niet langer herkenbaar blijven voor de op de loer liggende levercellen. Wat we op deze manier maken, zijn zogenaamde Stealth®-magnetoliposomen. Net zoals een Stealth®-bommenwerper in staat is het vijandelijk geschut te ontwijken, ontsnappen onze Stealth®-magnetoliposomen aan het filtersysteem van de lever. Resultaat van dit alles is dat de zwartbruine deeltjes langer in de bloedcirculatie blijven, waardoor we erin slagen onder de scanner haarfijne beelden te maken van zieke delen van het lichaam.
|
Magnetoliposomen kunnen het best gebruikt worden als contraststof bij het onderzoek van patiënten onder een
In het verlengde van dit onderzoek bestuderen we momenteel ook hoe we magnetoliposomen heel gericht kunnen oriënteren op bepaalde weefsels (o.a. kankerweefsels). Dat laatste gebeurt in samenwerking met wetenschappers van de Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule te Aken (Duitsland). Door vasthechting van bijvoorbeeld specifieke (monoclonale) antilichamen die gericht zijn tegen bepaalde structuren eigen aan het zieke weefsel, hopen we deze weefsels te kunnen beladen met onze magnetiseerbare ijzerdeeltjes. Door het organisme vervolgens in een wisselend magnetisch veld te brengen, zal door hysterese - zeer lokaal - de temperatuur langzaam stijgen. Op die manier krijgt alleen het zieke weefsel hoge koorts (= hyperthermie) en sterft het uiteindelijk af, zonder dat de patiënt een chirurgische ingreep moet ondergaan. Hoewel dit onderzoek nog in de startblokken staat, hebben enkele voorbereidende experimenten ons al geleerd dat hier bijzonder interessante mogelijkheden liggen op medisch gebied.
|
 |
