Weegschaal voor één molecuul

Een speciaal ontwikkelde weegschaal kan moleculen één voor één wegen. Het stelt artsen en biologen voor het eerst in staat om op deze manier diagnoses te stellen en virussen te bestuderen.

Een team onderzoekers van het Amerikaanse Caltech en het Franse CEA-LETI werkte de afgelopen twaalf jaar aan de techniek waar de weegschaal op is gebaseerd. Ze publiceren hun resultaten in Nature Nanotechnology. Drie jaar eerder berichtten ze al over een nano-elektromechanisch systeem, zoals ze hun weegschaaltje noemen, maar dat had minimaal 500 identieke deeltjes nodig om de massa te bepalen.

Het nieuwe apparaatje heeft slechts één deeltje nodig voor een meting. Een soort kleine brug – enkele miljoenste meters lang – gaat op een andere manier oscilleren wanneer er een molecuul op landt. Uit deze veranderde vibratie is dan het gewicht af te leiden, en daarmee ook om welk molecuul het gaat.

Volgens de conventionele weegmethode worden miljoenen deeltjes tegelijk voorzien van een elektrische lading, zodat ze interageren met een elektromagnetisch veld. Uit die interactie is dan de massa van al die moleculen af te leiden. Het probleem daarbij is dat zware deeltjes – zoals eiwitten en virussen – lastiger elektrisch op te laden zijn. Met de nieuwe weegschaal kunnen wetenschappers, en uiteindelijk artsen, ze wel identificeren.

De onderzoekers testten hun apparaatje door individuele deeltjes immunoglobine M (IgM) – een type antilichaam - te wegen. Dit is een voorbeeld waar artsen in zijn geïnteresseerd. Als ze de verschillende soorten IgM in een persoon identificeren en tellen, weten ze de verhouding. Een bepaalde verhouding wijst op een type kanker. Ook maakt het artsen mogelijk om het immuunsysteem van een patiënt te monitoren en ziektes te diagnosticeren die daarmee te maken hebben.

Het onderzoeksteam heeft het weegschaaltje zo ontworpen dat fabrikanten het gemakkelijk in massaproductie kunnen brengen. Dat is nodig, omdat artsen tienduizenden parallel geschakelde bruggetjes tegelijk moeten gebruiken om in een redelijk tempo te werken. (ea)