De wetenschappelijke onthulling: hoe water de fluorescentie van koolstofnanobuizen beïnvloedt

AmsterdamOnderzoekers hebben ontdekt waarom koolstofnanobuisjes oplichten wanneer ze bepaalde moleculen binden. Deze nanobuisjes kunnen zeer nuttig zijn in biosensoren voor het monitoren van bloedsuiker en het testen op COVID-19. Water blijkt de cruciale factor te zijn. Wanneer koolstofnanobuisjes in contact komen met doelmoleculen, geven ze licht af dat varieert in intensiteit, afhankelijk van de hoeveelheid van de aanwezige stof. Dit inzicht werd verkregen door teams van de Ruhr-Universiteit Bochum in Duitsland en de Universiteit van Texas in El Paso.

Belangrijkste conclusies van het onderzoek:

• Koolstofnanobuisjes werken als biosensoren door hun fluorescentie te veranderen wanneer ze zich binden aan specifieke moleculen.
• Onderzoek met behulp van terahertz-spectroscopie toonde de cruciale rol van water aan in deze fluorescentie.
• De hydratatieschil, of de watermoleculen rond de nanobuisjes, speelt een essentiële rol in het emissieproces.

Enkelwandige koolstofnanobuisjes kunnen worden aangepast met biopolymeren of DNA-fragmenten om gericht specifieke moleculen te benaderen. Hierdoor zijn ze nuttig voor het detecteren van neurotransmitters en andere biologische markers. Voorheen was de detectiemethode onduidelijk, maar deze studie biedt opheldering.

De ontdekking toont aan dat de interactie tussen koolstofnanobuisjes en het omringende water erg belangrijk is. Wanneer een nanobuisje zich hecht aan een andere stof, verandert de interne energie daarvan en verbindt het zich met de nabijgelegen watermoleculen. Deze energie-interactie beïnvloedt hoe fel de fluorescentie van de nanobuis is. Wordt een nanobuisje feller, dan geeft het minder energie aan het water. Wordt het zwakker, dan geeft het meer energie aan het water.

Lees ook:

Vandaag · 15:57

Nieuw onderzoek: Eencellige organismen vertonen leervermogen zonder hersenen, verrassende inzichten in biologie

Het onderzoek maakte gebruik van terahertz-spectroscopie om de energiestromen te analyseren. Deze techniek benadrukte de cruciale rol van water en richtte zich op de omgeving van de nanobuis in plaats van de nanobuis zelf. Deze bevindingen dragen bij aan de ontwikkeling van geavanceerdere biosensoren.

Onderzoekers denken dat inzicht in deze interactie kan bijdragen aan betere biosensoren. Door rekening te houden met deze hydratatieschil-interactie, kunnen toekomstige biosensoren efficiënter en betrouwbaarder worden gemaakt. Dit is van groot belang voor medische tests en biochemische onderzoek, waar precisie en gevoeligheid essentieel zijn.

De Duitse Onderzoeksvereniging, VolkswagenStichting en de Nationale Wetenschapsstichting bekostigden de studie. Deze samenwerking benadrukt hoe cruciaal het is om verschillende vakgebieden te combineren om wetenschappelijke kennis te bevorderen. Onderzoekers hebben nu de mogelijkheid om de biosensortechnologie te verbeteren, wat de manier waarop we medische aandoeningen monitoren en diagnosticeren drastisch zou kunnen veranderen.