A fluorescent nanodiamond foundation for quantum sensing in cells

Nanodiamanten veelzijdig en veelbelovend voor onderzoek naar kanker en veroudering

Fluorescente nanodiamanten, hele kleine diamanten die onder gecontroleerde omstandigheden altijd dezelfde hoeveelheid licht geven, beïnvloeden lichaamscellen niet en zijn daarom uitermate geschikt voor gebruik in onderzoek naar veroudering en ziekten. Tot die conclusie komt Simon Hemelaar op basis van de studies in zijn proefschrift. De nanodiamanten zijn volgens hem zeer veelzijdig: ze kunnen vastgemaakt worden aan vervoerende eiwitten, ze kunnen worden gevisualiseerd met een grote verscheidenheid aan microscopietechnieken en ze kunnen zeer specifieke informatie geven over hun directe omgeving, meer dan tot dusver mogelijk is met soortgelijke technieken. Het onderzoek legt een fundament voor veelbelovend celbiologisch onderzoek naar veroudering en ziekte.

Zuurstofradicalen spelen een grote rol in veroudering en ziekte, maar hoe ze dat precies doen is grotendeels onbekend. Deze kleine moleculen bestaan heel kort en zijn daarom moeilijk te meten, terwijl hun rol bij allerlei gezonde en ongezonde processen waarschijnlijk groot is. Fluorescente nanodiamanten kunnen in een celbiologische onderzoekssetting licht laten schijnen op zuurstofradicalen. Dat deze licht geven, komt doordat er een klein ‘foutje’ in de structuur van de diamant zit, die deze fluorescent maakt. Wanneer er vrije radicalen in de omgeving zijn, verandert het licht, waardoor onderzoekers de radicalen kunnen meten.

Tijdens zijn promotietraject legde Hemelaar de basis voor nieuwe celbiologische metingen met nanodiamanten. Extra geld voor zulke diamanten en voor nieuwe apparatuur (20.000 euro) haalde hij samen met collega’s op door middel van crowdfunding. Uit de metingen bleek dat niet alle cellen uit zichzelf diamanten opnemen en dat diamanten soms samenklonteren. Die obstakels zijn te voorkomen door het veranderen van de celvoedingsstof waarin de diamanten worden toegediend. Verder vond de promovendus dat diamanten geen negatieve invloed hebben op cellen, een belangrijk resultaat voor toekomstige metingen. Tot slot ontwikkelde hij nieuwe manieren om diamanten naar interessante plekken in of op de cel te leiden, om zo locatiespecifieke informatie te krijgen. Samenvattend zullen deze nieuwe technieken een grote invloed uitoefenen op onderzoek naar medicijnen tegen kanker of ons meer leren over hoe alledaagse vitaminen werken.

Simon Hemelaar (1989) studeerde Biomedische Wetenschappen aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Hij verrichte zijn onderzoek binnen het W.J. Kolff onderzoeksinstituut van het Universitair Medisch Centrum Groningen. Hemelaar blijft na zijn promotie verbonden als docent en onderzoeker aan het UMCG. De titel van zijn proefschrift is: "A fluorescent nanodiamond foundation for quantum sensing in cells". Op de dag van zijn promotie geeft hij om 15 uur een publiek lekenpraatje in de Club Lounge van het Van Swinderen Huys, Oude Boteringestraat 19. De crowdfundingsactie voor nieuwe apparatuur was eerder in nieuws:

https://issuu.com/ubboemmiusfonds/docs/broerstraat5-2015-2

https://www.rtvnoord.nl/nieuws/150361/Diamanten-geven-geheimen-van-kankercellen-bloot

https://www.oogtv.nl/2015/06/diamanten-helpen-tegen-kankercellen

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/05e14fca-8422-475b-b47e-42a756564a62