In de natuur, virussen gebruiken nanokooien om hun genoom te beschermen. Sommige van deze virussen kunnen worden gedemonteerd in eiwiteenheden om hun genoom te verwijderen. Deze eiwiteenheden kunnen vervolgens opnieuw worden samengevoegd tot nanokooien door andere sjablonen, de zogenaamde virusachtige deeltjes. Voor haar Ph.D. stelling, Universiteit Twente-kandidaat Shuqin Cao werkte aan een nieuw sjabloon voor deze virusachtige deeltjes om ze in verschillende biomedische toepassingen te gebruiken.

Cao werkte aan het Cowpea Chlorotic Mottic Virus (CCMV). CCMV is – zoals de naam al doet vermoeden – een plantenvirus, die heel gemakkelijk te produceren is, is niet schadelijk voor de mens en is gebruikt voor de levering van geneesmiddelen en genen. Normaal gesproken is CCMV bolvormig en vanwege zijn natuurlijke structuur, de nanokooi heeft beperkingen voor het inkapselen van niet-bolvormige functionele lading.

Nanodiamanten coaten

Cao was in staat om verschillende anorganische, niet-bolvormige materialen zoals fluorescerende nanodiamanten (fND's), met de eiwitten van de CCMV nanocage. Deze extreem kleine diamanten stralen licht uit wanneer ze met geel licht worden geraakt, waardoor het mogelijk is om ze te volgen. "Door de fND's te coaten met eiwitten van CCMV, cellen waren in staat om de fND's op te nemen, wat uniek is, ", zegt Cao. De coating van de eiwitten werkt als een barrière die de lading beschermt tegen zijn omgeving, maar ook het milieu beschermt tegen de lading.

In haar Ph.D. stelling, Cao beschrijft twee andere voorbeelden van lading met biomedische toepassingen die ze heeft weten te coaten met het eiwit van CCMV. Bijvoorbeeld, gouden nanostaafjes en koolstofnanobuisjes. "Gouden nanostaafjes kunnen worden gebruikt voor bio-imaging, net als fND's maar ook voor andere toepassingen zoals het vernietigen van ongewenste (kanker)cellen, ", zegt Cao. De hitte die gouden nanostaafjes creëren wanneer ze met groen licht worden geraakt, kan intensieve celdood veroorzaken. In plaats van een coating te gebruiken die ook giftig is voor de rest van het lichaam, CCMV-eiwitten kunnen als veilig alternatief worden gebruikt.

Andere vormen

Volgens Cao, dit principe van het coaten van de lading met eiwitten zou kunnen worden uitgebreid naar andere soorten nanokooien. Er zijn ook nog wat uitdagingen te overwinnen, zoals de stabiliteit van de gebruikte eiwitten. Hoe dan ook, eiwit nanokooien hebben een groot potentieel als bouwstenen om meer functionele materialen te maken.