Om te laten zien wat er mogelijk is met eencelligen die met licht zijn aan te sturen, hebben Italiaanse wetenschappers Leonardo da Vinci’s meesterwerk de Mona Lisa uitgevoerd in E. coli-bacteriën.
In onze darmen doet de bacterie Escherichia coli (E. coli), bijgenaamd de poepbacterie, nuttig werk. Maar ook daarbuiten zou hij best van pas kunnen komen, denken Giacomo Frangipane en collega’s van het Italiaanse nanotechnologie-instituut CNR Nanotec. Niet alleen als onderdeel van een kunstwerk, zoals de afbeelding hierboven; ook om bijvoorbeeld medicijnen door het lichaam te transporteren.
Op afstand bestuurbaar
E. coli-bacteriën zijn geschikt voor dit soort toepassingen omdat ze zulke snelle zwemmers zijn: in een seconde kunnen ze tot tien keer hun eigen lichaamslengte afleggen. Dat doen ze met een minuscuul propellertje, aangedreven door een soort motortje.
Dat motortje moet natuurlijk ergens zijn energie vandaan halen, en op dat punt wijken de E. coli-bacteriën van Frangipane en zijn team af van de exemplaren die dagelijks met miljarden in onze toiletpotten belanden. Waar die hun motortjes opladen via een proces waar zuurstof aan te pas komt, hebben de bacteriën uit dit onderzoek een eiwit gekregen dat energie uit licht haalt.
Door deze zonnepaneeltjes zijn ze in feite op afstand bestuurbaar geworden. Beschijn ze met helder licht en ze gaan snel bewegen; maak het licht zwakker en ze bewegen langzamer. Daarbij hopen ze zich op op plekken waar hun snelheid laag is, net als auto's in het verkeer.
Scherp schilderij
Frangipane en collega’s laten de mogelijkheden van zulke bacteriën mooi zien met hun replica van de Mona Lisa. In eerste instantie maakten ze die met een statisch lichtpatroon dat het negatief van het schilderij weergeeft. Vervolgens verzamelen de bacteriën zich op de donkere plekken in dat patroon, waardoor die juist beter zichtbaar werden.
Dat leverde echter een wat vaag plaatje op, waardoor de onderzoekers het iets geavanceerder moesten aanpakken: elke twintig seconden vergeleken ze het beeld dat de bacteriën vormden met de beoogde afbeelding. Vervolgens werd het lichtpatroon hieraan aangepast. En dat leverde een veel scherper schilderij op.
Levend transportmechanisme
Leuk natuurlijk, maar er wordt ook al gedacht aan nuttigere toepassingen. Zo zou je bijvoorbeeld een klein machine-onderdeeltje of een medicijn kunnen omringen met E. coli-bacteriën. Met licht zijn die bacteriën dan in te zetten als een levend transportmechanisme dat het mini-object naar zijn plaats van bestemming brengt.
Beeld: Frangipane et al., 2018
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.