Droomplaatje van suikertip op kippengaasrol

PROEFTUIN - MARE 9, 6 november 2003

‘Dit is even eng.’ Als biofysica Dionne Klein met een pincet een nieuwe ‘tip’ in haar opstelling zet, weet ze dat haar student daar dagen op heeft zitten ploeteren. ‘Die tip is heel bros. Als je hem even vallen, is hij kapot.’ Of de verslaggever dus even zijn mond wil houden, zodat zij met hete zwart plaatje, niet groter dan een lieveheersbeestje, kan prutsen.

Bruno van Wayenburg

De tip, heeft de promovenda bij natuurkunde eerder uitgelegd, is een nieuwe onderdeel voor één van de succesnummers van de natuurkunde: de AFM, ‘atomic force microscope’, waarvan er twee staan in het labzaaltje in het Huygenslaboratorium, waar ze haar onderzoek doet.
Eigenlijk is zo’n AFM een minuscule, extreem precies bestuurbare, grammofoonnaald die allerlei oppervlakten kan aftasten, desnoods tot in details van atoomgrootte. ‘Wij willen de AFM gebruiken om biomoleculaire receptoren te onderzoeken’, verklaart ze. In de biochemie is het aan de orde van de dag dat het ene soort moleculen - zeg suikers - vastklikken aan andere moleculen, ‘receptoren’, waar ze op passen als een sleutel in een slot. Medicijnen werken bijvoorbeeld vaak op deze manier.
Om dat vastklikken nou eens op heel kleine schaal van miljardste meters onder de loep te nemen, is het plan om een enkel suikermolecuul aan het einde van de AFM-tip vastmaken. Als je die dan langzaam over een bedje met receptormoleculen scant, wordt de naald aangetrokken als hij precies boven een receptor hangt, wat je in het AFM-plaatje heel gedetailleerd kunt zien.
Als bevestigingsmiddel tussen suiker en de metalen AFM-tip moet - en dat is hier de primeur - een nanobuisje dienen, een stijf buisje van koolstofatomen in kippengaaspatroon. ‘Dat klinkt niet zo moeilijk, inderdaad’, beaamt Klein desgevraagd. ‘Ik dacht eerst ook: hebben we daar nou vier jaar voor nodig?’ Maar, zegt ze, als je dan bedenkt wat voor tussenstappen je allemaal moet maken, wat er allemaal mis kan gaan, hoe secuur je moet werken en hoeveel ervaring je nodig hebt, kom je al gauw op jaren.
‘Dus als ik één mooi plaatje kan maken met deze techniek, mijn droom-plaatje, met alle tests en waarborgen dat het inderdaad is wat ik denk, ben ik klaar voor mijn proef-schrift’, zegt de vierdejaars aio.
Zover is het nog niet. De laatste opname, de derde, gaf wel resultaat, zegt ze, ‘maar we begrijpen nog niet helemaal wat we daarop zien’. Vandaag is de vierde poging. Voordat de AFM überhaupt aan kan, is er genoeg te doen. Eerst moet er een bedje van receptoreiwit worden ge-maakt, afkomstig uit erwtenplanten, op een ondergrond van mica.
Dan volgt het ‘enge’ monteren van de nieuwe tip, de grammofoonnaald-met-nanobuis-en-suiker in de houder die later de AFM ingaat. Gelukkig gaat het goed, en laat Klein niets ka-pot vallen.
Vervolgens gaat de houder de AFM in, een torenachtige installatie van nog geen meter hoog in een geluidsdicht afsluitbare doos met bekleding van schuimrubbernoppen. Het langzaam afdalen van de naald boven het oppervlak duurt ook weer een halfuurtje, maar dan kan er ook gescand worden.
Eén voor één verschijnen de oranje lijnen op het computerscherm, en ontluikt er een soort reliëf. ‘Het lijkt nogal vol te liggen met eiwit’, concludeert Klein al snel. Ze is op zoek naar het karakteristieke profiel van een receptor die het suiker aan de tip aantrekt, gemakkelijk te verwarren met een gewoon kuiltje in het eiwitplaveisel, een ‘topografisch effect’.
‘Ik zou het niet zo snel weten’, aarzelt ze bij een paar zwart vlekjes in het oppervlak. Bij inzoomen blijkt: een topografisch effect, maar ze scant door. Misschien biedt een andere detail meer succes.
Een paar dagen later blijkt dat de opname niet het gehoopte droomplaatje heeft opgeleverd. ‘Het lijkt erop dat er toch geen suikermolecuul aan het eind van de tip zat’, concludeert Klein monter. ‘Morgen is de volgende poging.’