Wetenschap - 19 januari 2018

­­­­WUR-onderzoekers meten kleinste kracht ooit

tekst:
Tessa Louwerens
2

Onderzoekers van de leerstoelgroep Physical Chemistry and Soft Matter hebben een methode ontwikkeld om ultrakleine krachten te meten aan één enkel molecuul. Het is de kleinste kracht die ooit gemeten is. Wetenschappers kunnen met deze metingen inzicht krijgen in allerlei biologische processen, zoals de groei van planten. Ook kan de methode worden gebruik bij het ontwikkelen van zelf-reparerend materiaal voor ruimteschepen.

De metingen worden verricht met speciale moleculen die licht geven als er kracht op wordt uitgeoefend. © Illustratie door Barend Wilschut

Daarmee hebben de onderzoekers iets voor elkaar gekregen wat tot nog toe voor onmogelijk werd gehouden. Voorheen kon bij moleculen namelijk alleen gemeten worden of er wel of geen kracht was. ‘Met deze nieuwe methode kan mechanische kracht niet alleen zwart-wit, maar in 50 tinten grijs worden gemeten’, vertelt Joris Sprakel, van Physical Chemistry and Soft Matter. Daarnaast kunnen nu ook veel kleinere krachten, zelfs op het niveau van een enkel molecuul gemeten worden. Sprakel: ‘Stel dat een molecuul het formaat van een mens was. Dan is dit vergelijkbaar met dat ik op een afstand kan meten of er een zandkorrel op jouw schouder ligt en je ook nog eens precies kan vertellen hoe groot die zandkorrel is.’

Nieuwe mogelijkheden
De techniek opent deuren naar nieuw onderzoek, vertelt Sprakel. ‘Wetenschapper weten dat deze krachten een rol spelen bij veel processen, maar omdat de krachten niet precies, of helemaal niet, te meten waren, konden ze dit niet verder onderzoeken. Met deze techniek kunnen we letterlijk licht werpen op deze processen, zodat we beter kunnen begrijpen hoe het werkt.’

Mechanische krachten zijn overal om ons heen, vertelt Sprakel. ‘Ze zorgen er bijvoorbeeld voor dat je voelt wanneer je ergens tegenaan duwt. Bij moleculen gebeurt dat ook, alleen zijn die krachten veel kleiner. Met deze duwtjes kunnen de moleculen op elkaar reageren en dat bepaalt de eigenschappen van een materiaal. Zo zorgt het ervoor dat mijn spieren kunnen samentrekken als ik op de tafel druk, maar ook dat de tafel in elkaar blijft zitten zodat mijn vinger er niet doorheen gaat.’

Plantenembryo's en ruimtevaart
Er zijn al plannen gemaakt voor vervolgonderzoek. Samen met hoogleraar Biochemie Dolf Weijers willen Sprakel en zijn team onderzoeken hoe deze krachten invloed hebben op de ontwikkeling van een plantenembryo. Daarnaast werkt Sprakel samen het de TU Delft aan het verder ontwikkelen van zelf-reparerend materiaal voor ruimteschepen. ‘Onderzoek is vaak voor een groot deel trial and error. Als we precies kunnen kijken hoe het werkt, dan kunnen we materiaal ook gerichter ontwikkelen en verbeteren.’

Postdoc Ties van de Laar en Master student Molecular Life Sciences Evelien Heusinkveld (beiden in het onderzoeksteam) bekijken een meting. ©Tessa Louwerens


MacGyver
De methode ontwikkelen was volgens Sprakel wel een flinke uitdaging. De krachten worden namelijk gemeten met behulp van speciale moleculen, die de onderzoekers zo hebben ontworpen dat ze licht geven als er kracht op staat. Vervolgens wordt dit licht gemeten en dan kunnen de onderzoekers precies zeggen hoeveel kracht er wordt uitgeoefend. ‘Het was erg lastig om een opstelling te bouwen die dit kan meten voor één molecuul, want daar komt maar heel weinig licht vanaf’, zegt Sprakel. Daar kwam nog bij dat hij met een klein budget aan de slag moest; niemand zag brood in het onderzoeksvoorstel. Daarom heeft zijn team de opstelling in MacGyver-stijl in elkaar geknutseld. ‘We hebben binnen ons team mensen met allemaal verschillende expertises. Zonder die samenwerking was het denk ik nooit gelukt.’

De publicatie lees je hier.

Re:acties 2

  • Joris Sprakel

    Beste Hugo, dank voor je leuke reactie. Het onderzoeksartikel verschijnt als het goed is vandaag online bij het blad Chem, dat je hier kan vinden: www.cell.com/chem, groet Joris

    Reageer
  • Hugo

    Super gaaf! Een onbekendere hoek van de WUR die meer aandacht verdiend.

    Is er toevallig ergens een artikel hierover dat ik kan lezen?

    Reageer

Re:ageer