Wetenschappers gaan zelden in één streep op het doel af. Een ode aan de onverwachte ontdekkingen. Vandaag: hoe chemicus Bert Meijer een scheikundig basisprincipe om zeep hielp.
‘Onderzoekers in mijn groep waren wat aan het experimenteren en opeens veranderde hun verdunde oplossing in een gel. Dat was merkwaardig, want normaal gesproken worden verdunde oplossingen juist vloeibaarder.
‘Wij doen al 25 jaar onderzoek naar kleine moleculen die kunnen stapelen tot relatief lange vezeltjes. Die kleine moleculen noemen we monomeren en de vezeltjes heten supramoleculaire polymeren. Als polymeren in het water zitten, vormen ze een gel.
‘Het was altijd een hoop gedoe om extra stofjes, zoals suikers, aan de bouwstenen van de polymeren te plakken. Een van onze onderzoekers wilde dit probleem omzeilen door zeep toe te voegen aan een gel. Zijn gedachte was dat de zeepmoleculen tussen de polymeren zouden gaan zitten. Daardoor zouden we de extra stofjes simpelweg aan de zeepmoleculen kunnen hangen in plaats van aan de monomeren zelf.
‘Samen met een jonge Franse student deed hij wat proeven in het laboratorium. Ze wilden zien hoever ze konden gaan en voegden steeds meer zeep toe aan hun gel. Opeens veranderde de gel in een plasje water. Dat konden we nog wel verklaren. Maar vervolgens kwam de grootste verrassing: de vloeistof werd opnieuw een gel bij verdunning.
‘Wij zeiden tegen elkaar: ‘Wat gebeurt hier nou?’ Want iedereen weet: als je ergens water aan toevoegt, wordt een stof dunner en als je de concentratie stoffen verhoogt, wordt een stof dikker. Wat wij in het laboratorium zagen, was precies het tegenovergestelde.
‘We gingen als een idioot aan de slag om dit verschijnsel uit te zoeken. Nu snappen we precies hoe het in zijn werk gaat. Het draait allemaal om de verhouding tussen het aantal monomeren en het aantal zeepmoleculen in de oplossing.
‘Wanneer er veel bouwstenen zijn, vormen ze lange ketens en krijg je een gel. Wanneer je dan zeep toevoegt, lost dat de polymeren op. De bouwstenen zitten dan opgesloten in zeepbolletjes en daardoor krijg je een vloeistof. Als je die vloeistof vervolgens verdunt, vallen de zeepbolletjes uit elkaar en kunnen de polymeren weer een gel vormen.
‘Het proces werkt ook de andere kant op. Wanneer je monomeren en zeep toevoegt aan een vloeistof, krijg je een gel. Maar als je de gel nog verder concentreert, verandert hij weer weer in een vloeistof.
‘Onze ontdekking is zo algemeen geldend dat we opeens een hoop fenomenen kunnen verklaren. Sommige haarshampoos bevatten bijvoorbeeld een polymeer dat is opgelost in zeepbolletjes. Wanneer je die shampoo uitspoelt, verdunt het douchewater de shampoo. Daardoor komen de polymeren vrij uit de zeepbolletjes en slaan ze neer. Dat is goed voor je haar.
‘We onderzoeken nu of we onze ontdekking kunnen gebruiken om een kunstmatige gel te maken waarin cellen kunnen groeien. Er is een veelgebruikte gel op de markt, maar die komt uit een muizentumor en heeft elke keer een andere samenstelling. Daarom is de onderzoekswereld hard op zoek naar een gel die altijd hetzelfde is en die niet uit een dier komt.
‘In eerste instantie lijkt onze ontdekking misschien een grapje, maar onderzoekers moeten hier echt rekening mee houden. Ik verwacht zelfs dat een vergelijkbaar proces in cellen kan plaatsvinden. Als je het proces eenmaal kent, zie je het overal gebeuren.’
Bert Meijer is universiteitshoogleraar in de macromoleculaire en organische chemie aan de Technische Universiteit Eindhoven. Zijn onderzoek richt zich op supramoleculaire systemen, oftewel kleine moleculen die samen een groot functioneel complex vormen.
Source: Volkskrant