TWENTSE TECHNICI BEWERKEN CELLEN MET TRILLENDE BELLETJES

Met behulp van luchtbelletjes in een vloeistof is het mogelijk om de energie van ultrasone geluidsgolven te concentreren en te gebruiken voor het manipuleren en voorzichtig openen van cellen. Philippe Marmottant en Sascha Hilgenfeldt van de Technische Universiteit Twente slaagden er niet alleen in om met een speciale hoge-snelheidscamera de wisselwerking tussen een trillend belletje en een (kunstmatige) cel in beeld te brengen, maar ook om de krachten en snelheden te berekenen die daarbij optreden. De combinatie van ultrageluid en luchtbelletjes zou volgens hen op de lange termijn een uitstekende methode kunnen opleveren voor het selectief toedienen van geneesmiddelen aan afzonderlijke cellen, bijvoorbeeld ten behoeve van gentherapie of de behandeling van kanker (Nature, 8 mei).

Dat het mogelijk is om met in elkaar klappende luchtbelletjes cellen kapot te maken was al langer bekend, maar het was heel moeilijk om dat op een gecontroleerde wijze te doen: maar al te vaak bleef de cel onherstelbaar beschadigd achter. Vreemd is dat ook weer niet, omdat de geluidsenergie tijdens het ineenstorten zó wordt geconcentreerd dat hoge temperaturen en drukken worden bereikt. Daarom probeerden Marmottant en Hilgenfeldt het anders. Ze zetten een luchtbelletje van een paar honderdste millimeter vast op een glazen plaatje dat zich in een vloeistof bevindt, waarna ze daarin een ultrasone geluidsgolf opwekten. Door de inwerking van de geluidsgolven begon het belletje afwisselend te expanderen en weer ineen te krimpen. De geluidsintensiteit was echter zodanig klein dat het trillen zelfs onder de microscoop nauwelijks zichtbaar was.

Desondanks beïnvloedden de geluidsgolven de stroming rond het belletje zó sterk dat een cel die in de buurt kwam heftig in beweging werd gebracht. De krachten veroorzaakt door de verschillen in stromingssnelheid bleken ook in staat de cellen te vervormen. Met een speciale hogesnelheidscamera, die met behulp van een snel ronddraaiende spiegel vijfentwintig miljoen beeldjes per seconde kan opnemen, konden de onderzoekers dit allemaal prachtig in beeld brengen. Zo wisten ze de beweging van de cellen en daarmee het stromingspatroon rond het belletje nauwkeurig in kaart te brengen, waarna de uitkomsten konden worden vergeleken met de theoretisch verwachte waarden. Ook konden zij zo de kracht berekenen waaraan de cellen blootstonden. Experimenten wijzen uit dat het mogelijk moet zijn om met het belletje bij een hogere geluidsintensiteit cellen daadwerkelijk te manipuleren (een `akoestische pincet') of te doorboren.