Nieuws Wetenschap

Nieuw soort MRI-scanner ziet zelfs individuele atomen

Eiwitten, moleculen – al het kleine dat er in ons lichaam toe doet – kan in de toekomst net als wijzelf onder de scanner. Delftse natuurkundigen ontwikkelden een MRI-variant die werkt tot op de schaal van atomen. Mogelijk kan de nieuwe techniek een rol spelen bij het doorgronden van ziektes.

Een computertekening van het Hfq-eiwit in een E. Coli-bacterie. Door Delftse ingenieurs ontwikkelde technologie zou het mogelijk maken om via een MRI-scan 3D-foto’s te nemen van dit soort complexe moleculen. Beeld ANP

Waar de MRI-scanner in het ziekenhuis de hersenen in je hoofd in kaart brengt, gaat de nieuwe atomaire variant een flinke stap verder. ‘Hersenscans kijken naar miljarden atomen tegelijk, maar met onze beeldtechniek kun je moleculen atoom voor atoom in kaart brengen’, zegt hoofdonderzoeker Tim Taminiau van TU Delft. Samen met collega’s beschrijft hij in het vakblad Nature hoe hij met die nieuwe techniek een driedimensionaal beeld maakte van een systeem van 27 deeltjes. 

Dat natuurkundigen eiwitten en andere moleculen nauwkeurig in kaart willen brengen, komt niet alleen voort uit nieuwsgierigheid naar de werking van de wereld op haar allerkleinste schaal. Zo spelen eiwitten bijvoorbeeld een belangrijke rol bij sommige ziektes. De werkzame stoffen in medicijnen bestaan uit kleinere moleculen die aan die eiwitten vastklinken. Wie een geneesmiddel wil ontwikkelen of precies wil weten hoe een bestaand geneesmiddel werkt, moet dus onder meer goed begrijpen hoe die moleculen aan elkaar vastklinken. Dat is theoretisch mogelijk met een MRI-scanner met atoomresolutie.

Kleine magneetjes

Bij het bouwen van hun scanner maakten de fysici gebruik van het feit dat de meeste atomen zich gedragen als kleine magneetjes. De door Taminiau met zijn collega’s ontwikkelde techniek blijkt in staat om niet alleen het grootschalige gedrag van het resulterende magneetveld te zien, maar ook de bijdrage – en locatie – van elk individueel minimagneetje.

Overigens beschikken natuurkundigen op dit moment al over technieken die individuele atomen van voorwerpen in kaart kunnen brengen, al blijven die vooralsnog – letterlijk – steken aan het oppervlak. ‘Daarmee kun je niet binnenin materialen kijken’, zegt Taminiau. ‘Onze techniek is echter driedimensionaal.’

Grote potentie

Fysicus Tjerk Oosterkamp (Universiteit Leiden) werkt zelf ook aan atomaire varianten van de MRI-scanner en is onder de indruk van het werk van de groep uit Delft. ‘Dit is prachtig onderzoek’, zegt hij. ‘Eiwitten driedimensionaal in kaart brengen is een belangrijk doel in ons vakgebied. Met dit resultaat halen ze nu een hogere resolutie dan met de techniek waaraan we hier in Leiden werken. Maar we geven niet op: het is belangrijk om veel dieper in moleculen te kunnen kijken dan zij nu kunnen. We denken dat dat op onze manier uiteindelijk beter zal kunnen dan met de Delftse techniek.’

De potentie van dit soort technieken is namelijk groot. Niet alleen op het gebied van medicijnen, maar ook in de hoek van de biologie of materiaalkunde, zegt Taminiau. Laat je fantasie de vrije loop en je kunt je voorstellen dat driedimensionale beelden van moleculen kunnen leiden tot efficiënter draaiende chemische fabrieken, of de ontwikkeling van steviger materialen voor vliegtuigrompen en autochassis. ‘Maar het is nog te vroeg om specifieke ziektes of materialen te benoemen die we hiermee kunnen onderzoeken. Het is altijd heel moeilijk om te voorspellen waar een fundamenteel nieuwe manier van kijken naar en afbeelden van materie toe zal leiden.’ Daarom is volgens hem de huidige ontdekking vooral een mooie eerste stap. ‘We zitten nu nog op het punt dat we denken: ‘Wow, dit kan nu!’ Dit geeft een hoop nieuwe mogelijkheden.’

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden