Dit is een plaatje uit een artikel uit 2012 over bioluminescentieresonante enegrieoverdracht (BRET) dat iets duidelijk zou moeten maken. QD staat voor kwantumstip (geen-staaf dus) (afb: Theranostics)
Het licht als kwantumstaafjes biomoleculen (in dit geval het enzym luciferase) ontmoeten en daar heb je niet eens een batterij voor nodig. Normaal wordt dat enzym gebruikt door, onder meer, vuurvliegjes om licht te geven, maar als je bio op de juiste manier bij kwantum voegt dan ontstaat er licht. Dat heet bioluminescentie en we hebben die lichtjes in het groen, oranje, rood en nabije infrarood.
“Ons doel was een nano/bio-systeem te maken dat vruchtbaar genoeg was om ons een hoop te leren, terwijl dat ook nog eens praktische toepassingen zou hebben”, zegt onderzoeker Matthew Maye van de universiteit van Syracuse (VS). De onderzoekers maakten verschillende nano(kwantum)staafjes, met een lengte van 50 nm (1n is eenmiljoenste mm), waardoor zo’n tien combinaties gebruikt konden worden. Zo’n kwantumstaafjes of -stip is in de nanotechnologie normaal een energiegever. “In ons geval komt de energie van het luciferase”, zegt onderzoekster Rabeka Alam. Het verschijnsel dat ontstaat in de ontmoeting tussen kwantum (nano) en bio wordt (of hebben de onderzoekers) bioluminescentieresonante energieoverdracht genoemd. Daarbij wordt het enzym vastgemaakt aan het kwantumstaafje. Het pigment luciferine wordt toegevoegd als een soort ‘brandstof’. Als luciferine en luciferase wisselwerken komt er energie vrij die overgedragen wordt aan het kwantumstaafje, dat vervolgens gaat oplichten. De truc is nu het rendement van het systeem op te vijzelen door op zoek te gaan naar de juiste donor/acceptor-combinatie, dat wil zeggen de juiste staafjes en enzymen. Door gebruikmaking van verschillende enzymen zijn diverse kleuren mogelijk.
De kwantumstaafjes bestaat uit halfgeleiders. De buitenkant is van cadmiumsulfide en de kern van cadmiumselenide. Door te rommelen met grootte en vorm van de kern, de lengte en de manier waarop de enzymen aan het staafjes worden geplakt, is het mogelijk de kleur en de lichtintensiteit te veranderen. Al valt er nog heel wat te sleutelen voor de onderzoekers. Maye: “Onze nanostaafjes zijn van hetzelfde materiaal als chips, zonnecellen en lichtdiodes. Op het ogenblik werkt ons systeem het beste in het rood en in het nabije indrarood.” Er is patent aangevraagd. Ik zit nog steeds een beetje met het probleem waar die energie nu toch vandaan komt of komt hier ook weer het adenosinetrifosfaat op de proppen, het energiemolecuul van de cel? Licht zonder elektriciteit? Nou ja, we hebben de zon, natuurlijk.
Bron: Science Daily