Onderzoekers van de afdeling biotechnologie en het laboratorium voor de apparatenbouw en de procesindustrie hebben een nieuwe manier ontwikkeld om zeer eenvoudig en milieuvriendelijk opgeloste biologische moleculen te verwerken tot poeder.
Ideaal voor gebruik in de farmacie en de voedingsmiddelenindustrie.
Patent nummer PCT/NL2005/00192 heeft het in zich om een klassieker te worden, een van de grote patenten van de TU. In het patent beschrijven Marijana Golubovic bsc, dr.ir. Marcel Ottens, prof.dr. Gert Jan Witkamp en prof.dr.ir. Luuk van der Wielen een uiterst simpele, radicaal nieuwe manier om opgeloste biologische stoffen om te werken tot een poeder. Tot dusver ging dat alleen met hulp van een halve apotheekkast aan zuren, zout en andere chemicaliën. Maar met een beetje koolstofdioxide, een drukfles en wat soja-eiwit kan het ook, zo schrijven de onderzoekers in het patent.
Al eerder ontdekte de groep van Witkamp en Van der Wielen een manier om met behulp van koolstofdioxide poeder te maken van simpele eiwitten. Los het eiwit op, voeg koolstofdioxide toe en verhoog de druk, en de zuurgraad van de oplossing zal langzaam toenemen, omdat het koolstofdioxide reageert met water en daarbij het onstabiele koolzuur (H2CO3) aanmaakt.
En wie aan de zuurgraad sleutelt, sleutelt aan de elektrische lading die eiwitten van nature hebben. Op een goed moment zullen sommige soorten eiwitten hun totale lading verliezen. Daardoor kunnen ze aan elkaar blijven plakken, waarna ze neerdwarrelen op de bodem van het proefvat. Je hebt dan een soort eiwitpasta, die je kunt vriesdrogen. Presto: het eiwit is nu verwerkt tot poeder. En dat allemaal op een zeer milieuvriendelijke manier: je hebt immers geen zuren nodig en kunt het koolstofdioxide opnieuw gebruiken.
Maar helaas werkt de methode voor slechts een handvol biologische moleculen. Veel eiwitten en enzymen klonteren niet samen, of verliezen hun lading pas bij een veel hogere zuurgraad. Daar komt PCT/NL2005/00192 om de hoek kijken. Want naar nu blijkt werkt de truc met het koolstofdioxide wél als je het soja-eiwit glycinine toevoegt aan de oplossing. Dat eiwit is uiterst gevoelig voor de methode met het CO2. En dat niet alleen: het glycinine blijkt andere, meer onwillige eiwitten en enzymen mee te sleuren naar de bodem.
Promovenda Golubovic vertelt het beeldend: “Je zit met al die moleculen die geen zin hebben om neer te slaan. En dan komen daar opeens de soja-eiwitten. Die zeggen: kom op, we nemen jullie mee, we gaan met zijn allen.” Wat er precies schuilgaat achter het proces, daarnaar kan het team alleen gissen. Misschien worden sommige onwillige moleculen ingevangen in een kooi van soja-eiwitten, misschien blijven de deeltjes door elektromagnetische of vanderwaalskracht aan elkaar plakken. Belangrijk is echter dat de methode universeel lijkt: tot dusver slaagde Golubovic erin om het onwillige eiwit CR Lipase te laten neerslaan, maar ook monoclonale en polyclonale antistoffen. En dat is een eye-opener: medici verwachten immers dat die nagebootste lichaamsstoffen op een dag worden gebruikt om tumoren aan te vallen en allerlei auto-immuunziektes te genezen.
Cruciaal is dat de stoffen na het neerslaan hun werking behouden. Dat blijkt inderdaad het geval: uit voorlopige metingen blijkt dat in elk geval lipase 66 procent van zijn oorspronkelijke werkzaamheid behoudt. “En we hebben ook al hogere aantallen gezien, tot 100 procent”, zegt Golubovic, die overigens nog bezig is te onderzoeken in hoeverre ook de antistoffen na neerslag werkzaam blijven.
De methode is verwant aan ‘superkritische precipitatie’, een proces waarbij geneesmiddelen tot poeder worden verwerkt door het water met behulp van CO2 te laten weghalen. “Maar we verwachten dat we met deze nieuwe methode in staat zullen zijn selectiever stoffen uit de oplossing te halen”, zegt Witkamp. De zuurgraad is met de nieuwe techniek namelijk zeer precies te sturen.
Met twee geteste stoffen is het natuurlijk nog te vroeg om te zeggen of de nieuwe methode werkt voor a’lle eiwitten, weet Golubovic. Sommige eiwitten zouden wel eens aan de wurggreep van het soja-eiwit kunnen ontkomen. Maar tot nu toe zijn de resultaten eigenlijk alleen maar hoopvol. En, zo schrijven de onderzoekers, misschien kan het soja-eiwit zelfs meerdere onwillige eiwitten tegelijk naar de bodem sleuren. “De eenvoud en de universele toepasbaarheid zijn hiervan de beste onderdelen”, zegt Golubovic. “We zijn verrast. En verbluft. En enorm blij.”
Samengeklonterde aggregaten van het soja-eiwit glycinine, gezien door de microscoop. (Foto: Marijana Golubovic, Kluyver Laboratorium)
Patent nummer PCT/NL2005/00192 heeft het in zich om een klassieker te worden, een van de grote patenten van de TU. In het patent beschrijven Marijana Golubovic bsc, dr.ir. Marcel Ottens, prof.dr. Gert Jan Witkamp en prof.dr.ir. Luuk van der Wielen een uiterst simpele, radicaal nieuwe manier om opgeloste biologische stoffen om te werken tot een poeder. Tot dusver ging dat alleen met hulp van een halve apotheekkast aan zuren, zout en andere chemicaliën. Maar met een beetje koolstofdioxide, een drukfles en wat soja-eiwit kan het ook, zo schrijven de onderzoekers in het patent.
Al eerder ontdekte de groep van Witkamp en Van der Wielen een manier om met behulp van koolstofdioxide poeder te maken van simpele eiwitten. Los het eiwit op, voeg koolstofdioxide toe en verhoog de druk, en de zuurgraad van de oplossing zal langzaam toenemen, omdat het koolstofdioxide reageert met water en daarbij het onstabiele koolzuur (H2CO3) aanmaakt.
En wie aan de zuurgraad sleutelt, sleutelt aan de elektrische lading die eiwitten van nature hebben. Op een goed moment zullen sommige soorten eiwitten hun totale lading verliezen. Daardoor kunnen ze aan elkaar blijven plakken, waarna ze neerdwarrelen op de bodem van het proefvat. Je hebt dan een soort eiwitpasta, die je kunt vriesdrogen. Presto: het eiwit is nu verwerkt tot poeder. En dat allemaal op een zeer milieuvriendelijke manier: je hebt immers geen zuren nodig en kunt het koolstofdioxide opnieuw gebruiken.
Maar helaas werkt de methode voor slechts een handvol biologische moleculen. Veel eiwitten en enzymen klonteren niet samen, of verliezen hun lading pas bij een veel hogere zuurgraad. Daar komt PCT/NL2005/00192 om de hoek kijken. Want naar nu blijkt werkt de truc met het koolstofdioxide wél als je het soja-eiwit glycinine toevoegt aan de oplossing. Dat eiwit is uiterst gevoelig voor de methode met het CO2. En dat niet alleen: het glycinine blijkt andere, meer onwillige eiwitten en enzymen mee te sleuren naar de bodem.
Promovenda Golubovic vertelt het beeldend: “Je zit met al die moleculen die geen zin hebben om neer te slaan. En dan komen daar opeens de soja-eiwitten. Die zeggen: kom op, we nemen jullie mee, we gaan met zijn allen.” Wat er precies schuilgaat achter het proces, daarnaar kan het team alleen gissen. Misschien worden sommige onwillige moleculen ingevangen in een kooi van soja-eiwitten, misschien blijven de deeltjes door elektromagnetische of vanderwaalskracht aan elkaar plakken. Belangrijk is echter dat de methode universeel lijkt: tot dusver slaagde Golubovic erin om het onwillige eiwit CR Lipase te laten neerslaan, maar ook monoclonale en polyclonale antistoffen. En dat is een eye-opener: medici verwachten immers dat die nagebootste lichaamsstoffen op een dag worden gebruikt om tumoren aan te vallen en allerlei auto-immuunziektes te genezen.
Cruciaal is dat de stoffen na het neerslaan hun werking behouden. Dat blijkt inderdaad het geval: uit voorlopige metingen blijkt dat in elk geval lipase 66 procent van zijn oorspronkelijke werkzaamheid behoudt. “En we hebben ook al hogere aantallen gezien, tot 100 procent”, zegt Golubovic, die overigens nog bezig is te onderzoeken in hoeverre ook de antistoffen na neerslag werkzaam blijven.
De methode is verwant aan ‘superkritische precipitatie’, een proces waarbij geneesmiddelen tot poeder worden verwerkt door het water met behulp van CO2 te laten weghalen. “Maar we verwachten dat we met deze nieuwe methode in staat zullen zijn selectiever stoffen uit de oplossing te halen”, zegt Witkamp. De zuurgraad is met de nieuwe techniek namelijk zeer precies te sturen.
Met twee geteste stoffen is het natuurlijk nog te vroeg om te zeggen of de nieuwe methode werkt voor a’lle eiwitten, weet Golubovic. Sommige eiwitten zouden wel eens aan de wurggreep van het soja-eiwit kunnen ontkomen. Maar tot nu toe zijn de resultaten eigenlijk alleen maar hoopvol. En, zo schrijven de onderzoekers, misschien kan het soja-eiwit zelfs meerdere onwillige eiwitten tegelijk naar de bodem sleuren. “De eenvoud en de universele toepasbaarheid zijn hiervan de beste onderdelen”, zegt Golubovic. “We zijn verrast. En verbluft. En enorm blij.”
Samengeklonterde aggregaten van het soja-eiwit glycinine, gezien door de microscoop. (Foto: Marijana Golubovic, Kluyver Laboratorium)
Comments are closed.