C2W September 2018

Voor leden van de KNCV, KVCV, NBV en NVBMB #9 Jaargang 114 september 2018 Hypergevoelig meten C2W 9 | Vakblad voor chemie en life sciences | september 2018 In dit nummer Hoe bouw je een lab, hoe zet je fotonica in tegen kanker en hoe haal je geld uit het riool? Het zijn slechts een paar voorbeelden van labtechnologie die de revue passeren.  Pagina 41 tot en met 61 Marileen Dogterom De hoogleraar bionanowetenschappen is een groot voorstander van samenwerken. Zo wil ze met haar Spinozapremie in een project een synthetische cel bouwen.  Pagina 20 Ingewikkeld lignine Het veelbelovende lignine kent nog geen brede toepassingen vanwege de ingewikkelde structuur. Onderzoekers doorgronden het steeds beter en zien er toekomst in.  Pagina 24

BASIC De nieuwe standaard in luchttechniek 16 breedtematen 3 hoogtematen 3 dieptematen Individuele inrichting van het werkblad Laminair Downow Techniek Geen belemmeringen, maximale bewegingsvrijheid Perfecte monitoring van de procesparameters Volledig gedocumenteerd: QP, QMP, DQ, FAT, SAT, IQ & OQ Middels iMeasure Technology meten we continu de status van de veiligheidstechnische voorzieningen die uw bedrijfsmiddel bieden en maken we de gemeten data toegankelijk voor een onbeperkt aantal gebruikers op elk gewenst niveau. Zo ziet een gebruiker dat er veilig gewerkt wordt, kan een veiligheidskundige op elk moment het veiligheidsniveau evalueren en is het management in staat om binnen notime rapportages te genereren of op de minuut nauwkeurig historische gegevens op te vragen. DENIOS CONNECT Van 2 t/m 5 oktober beheerst het thema Technology and Science de hallen van de Jaarbeurs Utrecht. Bezoek DENIOS in hal 8, stand B069 en ervaar zelf het hoge veiligheidsniveau van Laminair Downflow en VARIO-Flow. Beide toepassingen zijn uitgerust met het DENIOS Connect monitoringsysteem voor een real-time risico inventarisatie. Ga voor meer informatie naar: www.denios.nl/wots of bel ons: 0172 - 50 64 66 03 312 00 87 Ervaar DENIOS tijdens WoTS 20180821-adv-varioflow+monitoring+wots-210x297.indd 1 30-8-2018 14:12:00

advertentie advertentie C2W_C2W 09 2018 3 Naamloos-1 1 12-09-18 15:49 11-09-18 21:40

C2W INTERNATIONAL advertentie Online chemistry magazine From whiskey waste to automotive biofuel Read more www.c2winternational.nl Sign up now! C2W-int-A4.indd 1 11-1-2018 16:44:00 C2W_C2W 09 2018 4 12-09-18 15:49

Redactioneel september 2018 | 5 Hoe communiceer je effectief over grote wetenschappelijke ontdekkingen of ontwikkelingen op het gebied van de geneeskunde met een publiek dat content steeds meer consumeert in hapklare brokken? Ik moest eraan denken naar aanleiding van de recentelijk opgelaaide discussie over vaccineren (meer hierover in de volgende editie), die eigenlijk niet te duiden is binnen de aandachtsspanne van de moderne nieuwsconsument, die dankzij de ‘twitterisering’ van het maatschappelijk debat is afgenomen tot 280 tekens. Voorwaar een opgave voor wetenschappers die gewend zijn te communiceren in lange presentaties en doorwrochte artikelen. Als een nieuwsconsument verder kijkt dan twitter en een heus artikel leest in bijvoorbeeld een wetenschapsbijlage, is het vaak alleen een scan van koppen, intro’s en quotes, wat betekent dat die idealiter samen al een complete en genuanceerde boodschap moeten overbrengen. Een kop in de Volkskrant die luidt ‘Deze dokter adviseert: slik minder pillen’ (31 augustus) blijft hangen, en ik ben ervan overtuigd dat het bij sommigen bijdraagt aan het afwijzen van medicatie. ‘Ik las laatst iets in de Volkskrant over een arts die vindt dat we minder medicijnen moeten slikken!’ Een slecht idee voor iemand met borstkanker of diabetes. Ef ciënt communiceren over wetenschap in het algemeen en chemie in het bijzonder is een van de interesses van onze redacteur Arjen Dijkgraaf. Hoewel gezegend met het talent originele, pakkende koppen en twitterberichten (zie @chem2w) te verzinnen, kijkt hij regelmatig met enige jaloezie naar de tot de verbeelding sprekende uithangborden van de fysica – Higgs, deeltjesversnellers en grootse Theorieën van Alles – die nauwelijks een leuke verpakking nodig hebben. In zijn column in deze editie vraagt hij zich af waarom dat voor met name de chemie zoveel lastiger is en constateert vertwijfeld dat zelfs een zekere mediagenieke chemicus met aansprekend onderzoek over moleculaire autootjes niet ontdekt zou zijn door het grote publiek als hij niet een Nobelprijs had gewonnen. Feringa is een welkom uithangbord voor de chemie. Maar hoe zorgen we ervoor dat we dat vliegwiel draaiende houden? De chemie heeft zo veel meer mooie verhalen te vertellen dan alleen dat van Feringa. Op welke manier bereiken we het grootste publiek, zonder de inhoud geweld aan te doen? Misschien – heel misschien – moeten we dat laatste een heel klein beetje loslaten en niet altijd alle nuances zoeken. Ik herinner me vijftien jaar geleden een collega-onderzoeker die op tv was en zijn woorden verpakte op een voor het publiek aantrekkelijke manier, maar daarbij een beetje nuance uit het oog verloor. Eenmaal terug op zijn onderzoeksinstituut was hoon zijn deel. Als we dat nou eens loslaten en erkennen dat communicatie tussen wetenschappers onderling en tussen wetenschappers en het publiek fundamenteel andere technieken vergt? Bondiger, prikkelender, visueler, interactiever en korter door de bocht. Misschien moeten we de nieuwsconsumenten iets meer vertrouwen en ervan uitgaan dat ze zich echt wel realiseren dat het complete verhaal wat genuanceerder ligt. Opinie Crimineel slechte pillen 7 Waardering én betrokkenheid 9 Bubbel 13 Nieuws 8 Interview Marileen Dogterom: ‘Samenwerken doet ertoe’ 20 Hubert Gasteiger: ‘Ik zit liever op 5 kg’ 34 Duurzaamheid Ingewikkeld lignine 24 Medicijnen Kanker te lijf met lama-antilichamen 27 DRUP koppelt medicijn aan tumor 28 Glansrol voor zebravisjes 33 Genetica Veelzijdig RNA als hype 30 Labtechnologie 41 Media 91 Start-up 92 Mensen 97 In Beeld 98 Verenigingen 81 Labtechnology 66 Erwin Boutsma hoofdredacteur, [email protected] 27 Antilichamen tegen kanker Twitterisering C2W_C2W 09 2018 5 12-09-18 15:49

advertentie C2W_C2W 09 2018 6 12-09-18 15:49

Opinie september 2018 | 7 ‘Sommige pillen zijn veiliger dan een heel krat bier’, begint Jan van Maarseveen, hoogleraar organische chemie aan de Universiteit van Amsterdam (UvA). Eind juni hield hij op vice.com een pleidooi om relatief onschuldige partydrugs zoals 3,4-methyleendioxymethamfetamine (mdma, ook bekend als xtc) ‘op een verantwoorde manier te gaan maken’. Legaal, dus. Met als belangrijkste argument dat je je productieafval dan ook legaal kunt afvoeren in plaats dat je het in de bossen, in het riool of in de gierkelder van een nietsvermoedende veehouder stort. Dat storten is vooral in NoordBrabant een plaag, en legalisering zou in elk geval productietechnisch een oplossing zijn. ‘Een farmaceutische faciliteit produceert ook afval’, benadrukt Van Maarseveen. ‘Maar daar gaan ze er fatsoenlijk mee om. Een deel kun je na destillatie hergebruiken, de rest gecontroleerd verbranden.’ Mogelijk kun je tevens overstappen op minder milieubelastende grondstoffen. ‘Als chemicus kun je syntheses doen via meerdere routes. In de fabriek is de kans groot dan ze voor een alternatief kiezen.’ Volgens Van Maarseveen hoef je dan bijvoorbeeld geen Cambodjaanse sassafrasbomen meer te kappen om de mdma-precursor 5-allyl-1,3-benzodioxool (safrol) te winnen uit de wortels. Explosief Volgens UvA-collega Arian van Asten, tot voor kort werkzaam bij het Nederlands Forensisch Instituut (NFI), wordt het probleem verergerd door de ‘pre-precursorproblematiek’. Naarmate criminelen moeilijker aan mdma-grondstoffen kunnen komen, gaan ze die óók zelf synthetiseren uit nog niet gereguleerde basischemicaliën. Wat de illegale chemie niet alleen creatiever, maar ook vervuilender Of je partydrugs als xtc moet willen legaliseren is de vraag, maar het zou wel veel rommel schelen. Crimineel slechte pillen én gevaarlijker maakt. Hoe gevaarlijk, mocht KNCVvoorzitter Floris Rutjes, hoogleraar synthetische organische chemie in Nijmegen, onlangs uitleggen in de Gelderlander. Aanleiding vormde een reeks explosies in een Arnhems appartement waarbij twee doden vielen. In zo’n atje een lab opzetten is volgens Rutjes ‘geen enkel probleem’ en de receptuur kun je van internet plukken. Maar criminelen onderschatten de risico’s van ether- of acetondampen. ‘Wij voeren onze proeven uit in zuurkasten met deugdelijke afzuiginstallaties. Dan kan er niet zo makkelijk iets misgaan.’ De productkwaliteit is een ander punt. In de tv-serie Breaking Bad dankt hoofdpersoon Walter White zijn criminele succes aan kennis van organische synthese. Ook Van Maarseveen vermoedt dat hij ‘beter spul zou kunnen leveren dan een schuurtje in Oost-Brabant’, mocht hij dat ooit willen. Hoofdschuddend verwijst hij naar het park in New Haven, Connecticut, waar op 15 augustus 76 gevloerde gebruikers werden aangetroffen van K2-surrogaat cannabis met een spoortje fentanyl. ‘Ik denk dat ook mdma-tabletjes vol zitten met stoffen die een farmaceut, die streeft naar minstens 99 % zuiverheid, er nooit in zou stoppen.’ Van Asten noemt dat een beetje overtrokken: een typische tablet bestaat voor de helft uit 95 % zuivere mdma. De resterende 5 % is wel interessant. ‘Er bestaat een grote Europese database voor impurity proles van amfetamine. NFI-experts gebruiken die om verbanden te vinden tussen batches. Additionele verontreinigingen kunnen uit het productieproces komen, maar ook uit vulstoffen en versnijdings - middelen.’ Opiumwet Over legalisering drukt Rutjes zich diplomatiek uit. ‘Ik ben het met Jan eens: het zou beter zijn als het op een nette manier wordt geproduceerd. Maar we hebben een Opiumwet en we zouden heel nadrukkelijk moeten kijken of willen we die willen aanpassen of niet.’ En volgens Van Asten zitten daaraan veel haken en ogen. De vaderlandse mdmaproductie verdwijnt grotendeels over de grens. Als legalisering de kosten drukt, wordt illegale export nog aantrekkelijker. Ook staan internationale verdragen een eenzijdige wetswijziging in de weg. ‘Het overheidsbeleid is op dit moment niet gericht op het legaliseren van mogelijk minder schadelijke drugs’, besluit hij. 08_Bijschrift Arjen Dijkgraaf Criminelen onderschatten de risico’s van etherdampen C2W_C2W 09 2018 7 12-09-18 15:49

Nieuws 8 | september 2018 Zwaar water kan het metabolisme van levende dierlijke cellen zichtbaar maken, meldt Wei Min van Columbia University in Nature Communications. Hij combineert D2O met stimulated Raman scattering (SRS), waarbij je Ramansignalen genereert met laserlicht. In dit geval breng je C-D-bindingen in trilling. De frequenties zijn anders dan bij C-H-bindingen, maar het maakt tevens uit of de C in een eiwit, een lipide of een DNA-streng zit. Geef je een organisme dus wat D2O in zijn H2O, dan kun je met DO-SRS zien waar het deuterium belandt en in welk type biomoScheelt een hoop geklieder. leculen. Min heeft al zichtbaar gemaakt hoe bij muizenembryo’s de myelineschedes rond zenuwcellen ontstaan. In een later stadium hoopt hij zo het verloop van multiple sclerose te volgen. Ook kun je er tumorweefsel mee laten oplichten, want frequent delende cellen maken meer biomoleculen aan. Het zou handig kunnen zijn tijdens een chirurgische ingreep, en in principe moet je zo ook tumoren kunnen opsporen in een zeer vroeg stadium. Voor onderzoek diep onder de huid denkt Min aan een combinatie met een endoscoop. (AD) Deuteriumspectrometrie Vlaanderen innoveert Met name dankzij de chemie, de farma en de ICT is in Vlaanderen in 2016 een recordbedrag van € 6,7 miljard geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling, meldt zakenkrant De Tijd. Dat is 2,7 % van het bruto binnenlands product, en als het aan minister van Economie Philippe Muyters ligt moet het in 2020 3 % zijn. Ter vergelijking: Europa zit gemiddeld op 1,9 %. Nederland zit nu iets boven de 2 % en streeft ožcieel naar 2,5 %, maar aan de haalbaarheid daarvan wordt getwijfeld. Laborama gaat op stand De laboratoriumvakbeurs Laborama verhuist van de Brussels Kart Expo in Groot-Bijgaarden naar Paleis 3 van het Brussels Expo-complex, naast het Atomium. De eerstvolgende beursdata zijn 14 en 15 maart 2019. Zelfzuchtige genen Genetische modificatie van dieren kan in de VS vooral op applaus rekenen wanneer de menselijke gezondheid er baat bij heeft, meldt het Pew Research Center. 70 % juicht sabotage van malariamuggen toe en 57 % steunt kweken van menselijke donororganen in bijvoorbeeld varkens. Met de kweek van voedzamer vlees, uitgestorven diersoorten en lichtgevende aquariumvissen is respectievelijk 43, 32 en 21 % het eens. Opvallend is dat mannen duidelijk vaker ‘ja’ zeggen dan vrouwen. Rubber op de korrel Bij het Europese sto¦enagentschap ECHA in Helsinki heeft het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne (RIVM) een voorstel ingediend om nog eens goed te kijken naar acht carcinogene polycyclische aromatische koolwatersto¦en (PAK’s) in het rubbergranulaat van kunstgrasvelden. Nu gelden volgens de REACHrichtlijn limieten van 100 mg/kg voor twee van die PAK’s en 1.000 mg/kg voor de rest, en dat zou 17 mg/kg moeten worden voor alle acht samen. Het moet vooral het publiek geruststellen: in de praktijk wordt die 17 mg vrijwel nooit gehaald. Aan de conclusie van vorig jaar, dat het granulaat hoogstwaarschijnlijk onschadelijk is voor de gezondheid van sporters, verandert dus niets. Recent RIVM-onderzoek laat intussen zien dat granulaat wel degelijk schadelijk kan zijn voor het milieu, vanwege het weglekken van kobalt, zink en minerale oliën naar het grondwater, Maar dat is een ander probleem. Aminozuur draait slakkenhuis Heel soms heeft een slak een spiegelbeeldig slakkenhuis, terwijl zijn aminozuren gewoon de gebruikelijke kant op draaien. En Mark McKee van McGill University snapt nu waarom, schrijft hij in Science Advances. Je blijkt de kristallisatie van calciumcarbonaat te kunnen sturen met asparaginezuur, een aminozuur dat een prominente plek inneemt in biomineralisatie-eiwitten die de slakkenhuisvorming regelen. Het zuur stabiliseert vateriet, een CaCO3-kristalvorm die thermodynamisch minder gunstig is dan het gebruikelijke calciet. Onder de elektronenmicroscoop blijkt de vaterietstructuur te bestaan uit elkaar overlappende plaatjes die een spiraalvorm suggereren, waarbij de spiegelbeeldvorm van het asparaginezuur de draairichting bepaalt. En McKee redeneert nu dat wel of geen asparaginezuur op een bepaalde plek in een biomineralisatie-eiwit eveneens het verschil moet kunnen maken. De verantwoordelijke mutaties vinden wordt intussen wel lastig omdat ze snel uitsterven: linksdraaiende slakkenhuizen maken een paring met een normale slak fysiek onmogelijk. (AD) Ketchup-afstotend plastic Jonathan Boreyko en collega’s van Virginia Tech hebben octrooi aangevraagd op ketchup- en yoghurtverpakkingen waar de inhoud uitloopt zonder knijpen. Ze baseren zich op Joanna Aizenbergs extreem waterafstotende SLIPS-materialen (slippery liquid-infused porous surfaces), geïmpregneerd met een soort smeerolie die door capillaire krachten in de poriën blijft zitten. Als wegwerpvoedselverpakking zijn SLIPS veel te duur, maar in Scientic Reports schrijft Boreyko dat de polymeermoleculen in goedkoop ultra-low density polyethylene (ULDPE) ook ver genoeg uit elkaar zitten om er oliemoleculen tussen te laten passen. Het lukt alleen met oliën die even apolair zijn als polyetheen, zoals katoenzaad-, koolzaad- en sojaolie. Zelfs dan verloopt het impregneren uiterst langzaam: na tien uur zit het vloeistoffront 1 mm onder het oppervlak. Maar de SLIPS-laag hoeft maar iets meer dan 1 µm dik te zijn, als coating van een zwaardere polyetheenfolie, en dan ben je na 0,05 s al klaar. Het resultaat is volledig compatibel met voedingswaren, die er vanzelf afglijden als je het schuin houdt. (AD) Het laatste nieuws vind je wekelijks op de website Jeremy, ’s werelds beroemdste linksdraaiende slak. C2W_C2W 09 2018 8 12-09-18 15:49

Nieuws september 2018 | 9 Column Dit voorjaar heeft de KNCV een ledenonderzoek laten uitvoeren. Elke vereniging zou met enige regelmaat moeten checken of ze de juiste dingen doet en of ze die goed doet. De KNCV had niet eerder in haar geschiedenis zo’n onderzoek laten uitvoeren. Het 23ste lustrum leek ons een mooi moment om dit nu echt een keer te doen. Het resultaat bleek een leerzame les. De KNCV kwam uit het onderzoek naar voren als een vereniging waarover het merendeel van de leden tevreden is. Het is volgens de respondenten een relevante vereniging die met name een rol heeft als waardevolle informatiebron. Daarnaast is de KNCV een verbindende factor tussen uiteenlopende professionals en een partij die het maatschappelijk beeld van de chemie en haar beroepsbeoefenaars kan beïnvloeden. De deelnemers aan het onderzoek vinden dat de KNCV zich vooral moet inzetten op verbetering van de zichtbaarheid van de chemie en chemici. Initiatieven als de Avond van de Chemie en www.chemiemediacentrum.nl sluiten hier uitstekend bij aan. Tot zover prima. Waardering én betrokkenheid Maar uit het onderzoek bleek ook dat onze leden zich over de hele linie niet echt betrokken voelen bij de vereniging. Vooral de wat jongere leden voelen nauwelijks een band met de KNCV. Dit sluit natuurlijk deels aan bij de huidige tijdgeest, want waar voelen we ons tegenwoordig nog wél echt mee verbonden? Maar het roept ook de vraag op of wij ons hierbij moeten neerleggen. Moeten we accepteren dat onze leden zich niet verbonden voelen en alleen maar tevreden zijn over de activiteiten die we ondernemen? Waardering of betrokkenheid? Of waardering én betrokkenheid? Ik ben overtuigd van dat laatste. Betrokkenheid creëren is als een reputatie bouwen; het vergt tijd, zorg en aandacht. De beste manier om betrokkenheid te vergroten, is nog altijd om de leden letterlijk bij activiteiten te betrekken. Niet alleen door e-mails met informatie te sturen, maar vooral door te luisteren, in gesprek te gaan en de leden medeverantwoordelijk te maken voor verenigingsactiviteiten. Zo heb je onlangs een uitnodiging ontvangen om jouw stem uit te brengen op je favoriete kandidaat voor de Van Marumpenning. Sinds dit jaar is die onderscheiding omgedoopt tot de ‘KNCV Van Marum Publieks prijs’. Als lid van de KNCV ben jíj de jury en bepaal jíj wie deze prijs wint. De winnaar maken we 9 oktober bekend op de Avond van de Chemie. Ik hoop jullie daar allemaal te zien. Je kunt jouw stem nog uitbrengen tot maandag 1 oktober via een link die je per mail hebt ontvangen. Floris Rutjes, voorzitter KNCV Aan de Universiteit van Amsterdam is een duurzame manier bedacht om aldehydes selectief te oxideren tot carbonzuren. Natuurlijke aldehyde-dehydrogenases blijken er ideaal voor, melden Francesco Mutti en collega’s. In Green Chemistry stellen ze dat traditionele processen verre van groen zijn. Die werken vaak zonder katalysator en met een overmaat van een agressieve oxidator, en leveren bovendien de nodige nevenproducten op. Homogene en heterogene katalytische alternatieven konden tot nu toe ook niet zonder toxische metaalzouten en organische oplosmiddelen. Het is ook weleens geprobeerd met aldehyde-oxidases. Zulke enzymen hebben het voordeel dat ze zelfstandig werken, zonder co-enzymen. Maar Enzym helpt organische synthese Aldehyde-dehydrogenase overtreft niet-biologische kat op alle fronten. NADH. Die verbinding recyclen ze met zuurstof, wat de inzet vraagt van een nicotinamideoxidase als tweede enzym. Maar volgens Mutti zijn ALDH’s wel veel selectiever. Op 61 sterk uiteenlopende aldehydes testte hij 3 varianten uit, uit E. coli, Pseudomonas putida en ooglenzen van koeien. Het werkte in vrijwel alle gevallen, met opbrengsten die vaak boven de 99 % lagen. En de nevenproducten bleven telkens beneden de detectiegrens, welke functionele groepen er verder ook aan de aldehydes hingen. De meeste proeven zijn in vitro gedaan, maar het lijkt ook te werken als je ALDH in de coli laat zitten en er een fermentatie van maakt. De schaalbaarheid daarvan is Aldehyde-dehydrogenase met gebonden NAD+. het volgende aandachtspunt. (AD) ze oxideren ook OH-groepen en zijn dus niet echt selectief. Aldehyde-dehydrogenases, afgekort ALDH’s, hebben een co-enzym nodig in de vorm van NAD+, dat ze omzetten in C2W_C2W 09 2018 9 12-09-18 15:49

advertentie +31 (0)522-26 87 00 | [email protected] | www.boomlab.nl ALLES VOOR UW LABORATORIUM. SNEL, COMPLEET, DESKUNDIG EN BETROUWBAAR. Ontdek het zelf van 2-5 oktober op de: World of Technology & Science 2018 stand A008 in Hal 7: World of Laboratory LABORATORIUMLEVERANCIER C2W_C2W 09 2018 10 12-09-18 15:49

Nieuws september 2018 | 11 Mangaanoxide voorkomt chloorvorming bij de splitsing van zeewater. Maar met katalyse heeft het minder te maken dan gedacht, schrijven Jan Vos, Marc Koper en collega’s van de Universiteit Leiden in JACS. Ze hopen nieuw leven te blazen in de plannen om zonne-energie te winnen in woestijnen en daarmee waterstof te produceren. Bij gebrek aan beter moet je dan werken met zout water, en krijg je te maken met chloorvorming aan de anode (dus de zuurstofkant) van je elektrochemische cel. Cl-- ionen laten zich immers veel makkelijker combineren tot Cl2 dan dat je H2O opsplitst in O2 + 4 H+, met name in een zuur milieu. Eigenlijk wil je een katalysator hebben die selectief de watersplitsing bevordert. De gebruikelijke iridiumoxide-anodes voldoen niet aan die eis, maar volgens sommige puVan liponzuur kun je een deels supramoleculair netwerk maken dat enorm taai is en bovendien zelfherstellend. Het is tevens prima lijm, schrijven onderzoekers van het Feringa Nobel Prize Scientist Joint Research Center in Shanghai in Science Advances. De laureaat in kwestie, als buitengewoon hoogleraar verbonden aan dit laboratorium van de East China University of Science and Technology (ECUST), is coauteur. Liponzuur (ALA) geniet enige populariteit als voedingssupplement. Dieren gebruiken het als cofactor voor een aantal enzymen binnen de citroenzuurcyclus. Verwarm je het tot boven het smeltpunt (70 °C), dan verbreek je de disuldebinding tussen beide zwavelatomen. Die vormen dan nieuwe bindingen met collega’s in een ánder ALAmolecuul, zodat je ketenmoleculen krijgt. Bij afkoeling vormen zich ook nog waterstofbruggen tussen carboxygroepen en zo ontstaat een tamelijk stevige kunststof. Maar stabiel is anders, want aan elk ketenuiteinde resteert een los zwavelradicaal dat zich tussen de disuldebindingen probeert te wringen. Voedingssupplement wordt lijm Zelfherstellende combinatie van covalent en niet-covalent. Mangaanoxide tegen chloor Nieuwe perspectieven voor waterstof uit zeewater. Amorf oxide als filter. Liponzuur, met de zwavelatomen in geel. blicaties werkt mangaanoxide wél, terwijl het ook nog eens voldoende stabiel is bij lage pH. Tot nu toe was het echter een raadsel waar die selectiviteit vandaan moest komen. Om dat te achterhalen, hebben Koper en collega’s een rotating ring-disk electrode ontwikkeld die de gevormde Cl2 weer splitst, maar O2 met rust laat. Indirect volgt daar de O2-productie uit, als enige andere bron van elektronen. Zo kun je beide reacties voor het eerst afzonderlijk volgen. Het bevestigt de geclaimde selectiviteit. Maar het werkt alleen met een dun laagje MnOx op een IrOx-anode; puur MnOx doet helemaal niets. Die laatste stof lijkt louter te dienen als poreus lter dat water en zuurstof hooguit een beetje afremt, maar Cl- weghoudt van het IrOx-oppervlak. Röntgenfoto-elektronspectrometrie versterkt dit vermoeden: de oxides wisselen onderling niet of nauwelijks elektronen uit. Wat er precies op hun oppervlakken gebeurt, is intussen moeilijk vast te stellen. Op regelmatige kristaloppervlakken kun je allerlei theoretische beschouwingen loslaten, maar elektronenmicroscoopopnames en röntgendiffractiemetingen suggereren helaas dat ze allebei amorf zijn. (AD) door de oppervlakken tegen elkaar te drukken. De bedenkers vermoeden dat eerst de waterstofbruggen en de bindingen met Fe3+ zich herstellen. Dat trekt de breukvlakken dicht genoeg tegen elkaar om de uitwisseling van disuldebindingen weer op gang te brengen, over de kloof heen. De lijmwerking heeft zowel te maken met de elasticiteit als met de mogelijkheid om waterstofbruggen te vormen met andere oppervlakken zoals glasplaatjes, en zelfs teon. (AD) MARINA VLADIVOSTOK Het idee is nu twee extra ingrediënten door de smelt te mengen: 1,3-diisopropenylbenzeen, dat covalente crosslinks vormt tussen twee zwavelradicalen, en Fe3+-ionen (gedoseerd als ijzerchloride), die met drie COO--groepen tegelijk een binding kunnen vormen die veel sterker is dan een waterstofbrug. Het resultaat is haast te taai om met een mes te snijden. Het laat zich een factor honderd oprekken zonder dat het scheurt. En áls het scheurt, kun je dat repareren C2W_C2W 09 2018 11 12-09-18 15:49

Nieuws 12 | september 2018 Het aantal planeten waarop eventueel aarde-achtig leven kan ontstaan is veel lager dan gedacht, claimen Didier Queloz en collega’s uit Cambridge in Science Advances. Tot nu toe kijken wetenschappers alleen naar de aanwezigheid van vloeibaar water, maar het spectrum van de dienstdoende ster blijkt minstens zo belangrijk. Als voorbeeld noemt Queloz de pyrimidinebouwstenen voor RNA. Zolang er nog geen enzymen zijn, moeten die ontstaan uit een cascade van zeven reacties. Een paar daarvan hebben uv-licht nodig van 200 tot 280 nm en alleen als daarvan voldoende voorhanden is, winnen ze de concurrentie met niet-fotochemische processen die de verkeerde producten opleveren. In de praktijk vraagt dat sterren met een oppervlaktetemperatuur van minimaal 3.500 K; onze Ultrakoele rode dwerg met onderbelichte planeten. Magneet trekt olie uit water. zon zit daar met 5.780 K ruim boven, maar dwergsterren zoals het Belgische troetelkind TRAPPIST-1 (2.500 K) kunnen het vergeten, tenzij ze extreem onrustig zijn en veel zonnevlammen genereren. Mochten rond zo’n dwerg toch tekenen van leven opduiken, dan is het chemisch gezien ánder leven en wordt het volgens Queloz pas echt interessant. (AD) Ultraviolet levenslicht Waarom ontkennen? In Zweden is ’s werelds eerste centrum voor klimaatontkenningsstudies van start gegaan. CEFORCED verenigt zo’n veertig experts op dit gebied, die zich vooral richten op politieke en maatschappelijke voedingsbodems. Gangmaker is Martin Hultman, van Chalmers University of Technology in Göteborg, die onlangs in Environmental Sociology het verband tussen klimaatontkenning en het rechts-nationalistische gedachtengoed in Noorwegen kwantificeerde. Uitgepest Geneticus Nazneen Rahman is een grant van € 3,9 miljoen en haar baan bij het Institute of Cancer Research in Londen kwijt. Onafhankelijk onderzoek bevestigde een reeks klachten wegens bullying, waarna ze moest opstappen. Ze is het eerste ‘slachto¦er’ van het anti-intimidatiebeleid dat de Wellcome Trust als eerste grote Britse geldschieter in juni instelde, in navolging van de Amerikaanse National Science Foundation. Steun voor ChemRxiv De redactie van het Journal of the American Chemical Society laat weten dat ze manuscripten die al op de preprintserver ChemRxiv staan niet meer op voorhand afwijst. Waarvan akte. Zwavelarm bij Vopak Maersk heeft opslagcapaciteit gereserveerd bij Vopak in Europoort voor zwavelarme stookolie ten behoeve van containerschepen. Rotterdam is daarmee uitverkoren tot Europese ‘hub’. Het gaat om 2,3 miljoen m3 per jaar, een vijfde van het verbruik van de Maersk-vloot. Wereldwijd investeert Vopak € 40 miljoen in het leidingennet om die stroom, waarvoor vanaf 2020 een limiet van 0,5 % zwavel geldt, gescheiden te houden van de rest. Gunvor stopt bouw Gunvor heeft de bouw van een productie-installatie voor schone scheepsbrandsto¦en bij zijn ražnaderij in Rotterdam stopgezet, terwijl die al was begonnen. Ook twee opslagtanks in Antwerpen komen er voorlopig niet. De brandstofprijzen gaan een kant op waarbij de investering van enkele honderden miljoenen euro’s te riskant wordt, heeft ceo Torbjörn Törnqvist het personeel laten weten. Het Financieele Dagblad vermoedt dat de banken moeilijk doen. Nano-emulsiebreker Silica laat accu stollen Environmental Science: Water Research & Technology presenteert magnetische nanodeeltjes die meer dan 99 % van de olieresten verwijderen uit afvalwater van de olieen gasindustrie. Dat water, dat onder meer dient om olie uit de bodem te drukken, bevat voldoende oppervlakte-actieve stoffen voor een stabiele emulsie van oliedruppeltjes in water die je er met klassieke scheidingsmethodes niet meer uit krijgt. Volgens technici van Shell Global Solutions kan het verlies oplopen tot 5 % van de opgepompte hoeveelheid olie. Sibani Lisa Biswal en collega’s van Rice University breken die emulsie met ijzerdeeltjes, waarvan ze het oppervlak functionaliseren met amines die eveneens werken als oppervlakte-actieve stof. Als je zulke deeltjes toevoegt aan het water en ink schudt, gaan ze zelf rond de oliedruppels zitten, waarna je de combinatie met een magneet kunt verwijderen. Wat nog aan olie achterblijft, drijft naar de oppervlakte waar je het kunt wegscheppen. Met een geschikt oplosmiddel scheid je olie en deeltjes weer van elkaar. Als je het handig aanpakt, kun je alle componenten telkens hergebruiken. Biswal werkt aan een reactor die er een continuproces van maakt, bedoeld voor boorplatforms. (AD) Silica-nanodeeltjes kunnen Li-ionaccu’s crashbestendiger maken, denkt chemicus Gabriel Veith van Oak Ridge National Laboratory. Hij liet zich inspireren door oobleck, het bekendste voorbeeld van nietNewtonse shear thickening-reologie. Van die suspensie van maizena in water kun je balletjes kneden, die weer vloeibaar worden zodra je ze loslaat. Veith bereikt hetzelfde effect door siliciumoxide (silica) toe te voegen aan vloeibaar accu-elektrolyt. Bolvormige deeltjes met een diameter van 200 nm werken het best. Druk je de accu samen, dan stolt het elektrolyt en voorkomt zo kortsluiting tussen de elektrodes. Het is goedkoper dan accuproductielijnen ombouwen naar onbrandbare vaste elektrolyten, die trouwens nog lang niet marktrijp zijn, claimde Veith tijdens een ACScongres. Hij mikt op toepassing in drones, maar droomt ook al van een accu die tevens werkt als kogelwerend vest. (AD) C2W_C2W 09 2018 12 12-09-18 15:49

Nieuws september 2018 | 13 Column Zitten wij chemici in een bubbel? Feit is dat moleculen buiten ons eigen kringetje vooral ter sprake komen wanneer niet-chemici denken dat ze schadelijk zijn. Over de schoonheid van ons vak geen woord. En dat terwijl de higgsdeeltjes van onze collega-fysici maar hoeven te kuchen om de kranten te halen. Toegegeven, zonder higgsdeeltjes draait de wereld niet, en dat is meer dan je van de meeste moleculen kunt zeggen. Maar het is ook een keuze. Een kennis die communicatieve vaardigheden doceert aan eerstejaars, bevestigt dat ze daar overal het nut van inzien behalve bij de moleculaire wetenschappen. In ons wereldje scoor je uitsluitend punten door peer reviewed wetenschappelijk werk over de muur te slingeren. Nergens wordt het publicatiecircus zo kritiekloos geslikt. Terwijl je binnen de life sciences een stormachtige ontwikkeling ziet richting open access, preprintservers en een meer transparante peer review, blijven chemici er alles voor over hebben om in Nature of Angewandte te mógen staan. Bubbel Wie daartegen ingaat, gooit carrièretechnisch zijn eigen glazen in. Geen wonder dat chemici vooroplopen bij het verengelsen van het onderwijs. In een taal die je maar half beheerst is het lastig discussiëren, maar dat bezwaar vervalt wanneer je tóch nooit discussieert. Onwillekeurig plaatsen we onszelf zo buiten de samenleving. Premier Rutte heeft gelijk dat hij Shell en Unilever binnenboord wil houden. Hun hoofdkantoren doen er niet toe, maar dankzij hun R&Dlabs houdt onze bubbel tenminste nog een beetje voeling met de buitenwereld. Als dat wegvalt, wordt ons bestaansrecht lastig uit te leggen – wat draagt een fabriek van onleesbare publicaties bij aan de economie? We hebben wel degelijk communicatieve talenten binnen de gelederen, maar waarom doen we er niets mee? Zelfs Ben Feringa zou nooit door de media zijn ontdekt als hij die Nobelprijs niet had gewonnen. En nu hij wél is ontdekt, betreuren we vooral dat hij geen tijd overhoudt om Nature te halen, in plaats dat we meeliften op zijn succes en onze eigen moleculen uitvergroten om naast zijn autootjes te zetten. De boulevardpers hoeft nog niet meteen een reporter naar de Avond van de Chemie te sturen. Maar we kunnen met zijn allen ook té bescheiden zijn. Arjen Dijkgraaf, vakredacteur, [email protected] CRISPR-Cas kan een gemuteerd gen zo wijzigen dat het defecte deel niet meer wordt vertaald naar een eiwitfragment. Wellicht biedt die vorm van exon skipping soelaas tegen de ziekte van Duchenne, suggereren Pablo Perez-Pinera en Jun Song van de University of Illinois in Genome Biology. Hun CRISPR-SKIP-techniek werkt met single base editing, waarbij een gemodi- ceerd Cas9-eiwit het DNA niet doorknipt maar één letter chemisch wijzigt. In dit geval deamineert het een C in de complementaire streng, zodat die zich gaat gedragen als een T. Bij de eerstvolgende celdeling komt daar dus geen G, maar een A tegenover. Juist de G lijkt essentieel voor het nog grotendeels onbegrepen splicing-mechanisme. In genen wisselen coderende fragmenten CRISPR-Cas skipt exons Relatief veilige manier om mutaties te verhelpen. (exons) en niet-coderende introns elkaar af. Na de vertaling naar messenger-RNA worden de introns daaruit gehaald en de resterende exons verknoopt tot één lange eiwitcode. Introns eindigen vrijwel altijd met een G, en als je die verandert, wordt ook het daaropvolgende exon verwijderd. Bij duchenne laat een fout in zo’n exon de assemblage van het eiwit dystrone halverwege stoppen. Zonder dat exon krijg je incompleet dystrone, dat althans een beetje werkt. Eerdere exonskippers van onder meer Prosensa hielpen weinig, maar experimenten op menselijke celkweekjes in vitro geven hoop dat CRISPR-SKIP de dystronefunctionaliteit wél voldoende herstelt. Wel zie je ook hier weer dat CRISPR soms de verkeerde G ‘pakt’, maar volgens de auteurs maken de nieuwste base editors minder fouten. (AD) CANSTOCKPHOTO/ALPHASPIRIT Zo maak je een T van een C. C2W_C2W 09 2018 13 12-09-18 15:49

advertentie recruitmentspecialist in chemie & life sciences word jij onze nieuwe collega? Voel jij je thuis tussen laboranten, chemisch analisten, lab technicians en scientists, maar wil je zelf iets anders dan op het lab staan? Word recruiter! Gebruik je vakkennis, communicatieve én commerciële talenten om jouw vakgenoten te helpen bij de volgende stap in hun carrière. Interesse? Reageer dan via onze website www.checkmark.nl of bel naar 0182-590210 Kantoor Gouda - hoofdkantoor Graaf Florisweg 69 2805 AG Gouda 0182 - 590 210 [email protected] Kantoor Amsterdam Matrix Innovation Center Science Park 402 1098 XH Amsterdam 020 - 8204 430 [email protected] Kantoor Rotterdam Based Inn Business Center Hoefsmidstraat 41 3194 AA Hoogvliet Rotterdam 010 - 8208 950 [email protected] Kantoor Oss Pivot Park gebouw RK Henry Chesbrough Kloosterstraat 9 5349 AB Oss 0412 - 820 395 [email protected] chemistry life sciences chemicals medical pharma food/agri other petrochemistry wij zijn op zoek naar een Recruiter Chemie & Life Sciences C2W_C2W 09 2018 14 12-09-18 15:49

Nieuws september 2018 | 15 Met een geavanceerde massaspectrometer kun je zeker 250 EPO-varianten uit elkaar houden. Dat opent nieuwe mogelijkheden voor kwaliteitscontrole, schrijven de Utrechtse promovendus Tomislav Čaval en zijn begeleider Albert Heck in Nature Communications. Je kijkt daarbij naar de glycosylering. De eiwitketen van EPO, oftewel erytropoëtine, bevat drie asparaginebouwstenen waaraan je glycanen kunt hechten, ketens van uiteenlopende suikermoleculen. Glycanen bepalen in hoge mate hoe therapeutische eiwitten functioneren. Synthetisch EPO is populair als middel tegen bloedarmoede, en daarbij is het de kunst om de glycosylering zo dicht mogelijk te laten komen bij EPO uit de menselijke nieren. Helemaal perfect lukt dat nooit. Maar weinig celculturen kunnen überhaupt een beetje glycosyleren. De CHO-cellen uit eierstokken van hamsters, die je er traditioneel voor gebruikt, doen het net iets anders dan een mens. Bovendien kan uit elke cellijn een andere vorm van EPO komen, en kunnen zelfs de groeicondities het resultaat beïnvloeden. Dergelijke producten heten dan ook biosimilars. De afwijkingen vormen een maat voor de productkwaliteit, tenzij je probeert er een biobetter van te maken die juist béter werkt dan het natuurlijke product of een eerder geoctrooieerde variant. Snelle indicatie Je kunt de exacte samenstelling van die glycanen wel bepalen, maar voor productiebewaking of controle op vervalsingen kost dat te veel tijd. Vandaar dat ze in Utrecht iets hebben bedacht dat veel sneller gaat en toch een redelijke kwaliteitsindicatie geeft. Elke glycolyseringsvariant heeft namelijk een eigen massa. Die massa’s bepalen was Massa laat zien of glycosylering ongeveer klopt. Vingerafdruk voor EPO-varianten vroeger veel werk, omdat massaspectrometers een brok ter grootte van een geglycolyseerd eiwit niet in één keer aankonden en de vele variaties in glycosylering niet konden ontrafelen. Maar de extended mass range-Orbitrap-massaspectrometer die Hecks groep de afgelopen jaren heeft helpen ontwikkelen, kan dat wel. Samen met collega’s uit Kopenhagen hebben Čaval en Heck om te beginnen wild type EPO geanalyseerd, wat in dit geval staat voor het klinisch toegepaste product uit standaard CHO-cellen. Ze vergeleken dit EPO met de producten van 24 gemodi- ceerde CHO-cellijnen, meestal het resultaat van pogingen om de spreiding in de glycosylering te verminderen. Alles bij elkaar vonden ze rond de 250 verschillende massa’s, die echter niet allemaal even vaak voorkomen. Ze lopen uiteen van 29 tot bijna 34 kilodalton. Streepjescode ‘Wij weten wel welke glycosylering verantwoordelijk is voor al die varianten, maar dat is voor de verdere analyse niet echt meer relevant’, stelt Heck. ‘Ik beschrijf zo’n EPO-massaspectrum weleens als een ngerprint of streepjescode. Als we een nieuwe variant bestuderen, kijken we alleen naar die ngerprint, dus naar de 250 massavarianten en hun intensiteiten. Bij wat ze precies voorstellen, staan we op dat moment niet stil. Als het massaspectrum identiek is aan dat van het wild type uit ongemodiceerde cellen, dan hebben we wild type in handen. EPO uit een andere fabriek of een andere cellijn heeft een andere ngerprint. Via correlatieanalyse kunnen we laten zien hoe sterk die variant op het wild type lijkt.’ Het idee is ook bruikbaar voor andere therapeutische eiwitten en de onderzoekers hopen dat de biofarmaceutische wereld het omarmt. Heck: ‘In dit tijdperk van verlopende patenten zijn veel bedrijven op zoek naar biosimilars en biobetters. Keuringsinstanties zoals EMA en FDA stellen hoge eisen voordat ze zulke producten op de markt toelaten. Wij denken dat onze methode zeer goed van pas zal komen voor die analyses.’ EPO is niet alleen maar doping. Arjen Dijkgraaf Maar weinig celculturen kunnen glycosyleren C2W_C2W 09 2018 15 12-09-18 15:49

Nieuws 16 | september 2018 Alleen clusters van precies vier zilveratomen kunnen licht geven als je ze opsluit in de poriën van een zeoliet. En kwantumchemisch gezien is dat niet zo’n wonder, suggereren Leuvense onderzoekers in Science. Dat gekooide zilverclusters werken als lichtgevende kwantumdots, was al duidelijk. Door de chemische opbouw van je zeoliet te variëren, kun je de kleur instellen. Met uv-licht als energiebron kun je het hele spectrum van blauw tot nabij-infrarood creëren. Bovendien blijken ze uiterst stabiel. Een mix die monochroom blauw ledlicht omzet in warm wit, zou je kunnen verwerken in ledlampen ter vervanging van de huidige chemische golengte-omzetters die minder efciënt zijn. Maar het is lastig om in zo’n zeoliet te kijken om vast te stellen hoe groot die clusVoor het eerst sinds jaren zijn twee ‘nieuwe’ natuurlijke vetzuren ontdekt. Ze hebben potentie als hoogwaardige smeermiddelen, melden Edgar Cahoon en collega’s van de University of Nebraska-Lincoln en de Huazhong Agricultural University in Wuhan. In Nature Plants melden ze dat nebraskaanzuur en wuhanzuur samen goed zijn voor de helft van de olie in de zaden van de orchideekers (Orychophragmus violaceus). Dit Chinese lid van de kruisbloemenfamilie (Brassicaceae) kweken telers tot nu toe alleen vanwege de mooie paarse bloemen. De C24-vetzuren waren simpelweg niet te detecteren met de gaschromatograeprotocollen waarmee onderzoekers al sinds de Serendipiteuze smeerolie Verrassing in zaden van Chinese sierplant. Tetraëder bekent kleur Nieuw licht op lichtgevende zilverclusters in minerale kooitjes. Zilvertetraëders als superatomen. Boven nebraskaanzuur, onder wuhanzuur. ters zijn. Didier Grandjean, Peter Lievens en collega’s zijn daar nu toch in geslaagd met extended X-ray absorption ne structure (EXAFS) waarbij de röntgenstraling uit het ESRF-synchrotron in Grenoble kwam. Als detectiemethode gebruikten ze X-ray excited optical luminescence (XEOL), een techniek die garandeert dat je alleen atomen ‘ziet’ die daadwerkelijk bijdragen aan het lichteffect. Als zeoliet diende sodaliet, dat met zilverclusters een groene kleur geeft. En de metingen maken duidelijk dat dit licht uitsluitend afkomstig is van Ag4(H2O)x-clusters. Daarbij is X in 66 % van de gevallen gelijk aan 2; bij de overige 34% is het 4, en is de golengte iets anders. Andere formaten doen niets. Die vier zilveratomen vormen een tetraëder die je volgens Lievens kunt beschouwen als een ‘superatoom’. Dit gedraagt zich als één groot atoom, voor zover het de elektronenwolk betreft. Die overlapt met die van de omringende zuurstofatomen, en bij excitatie springen elektronen over naar elkaars vrije orbitalen. Theoretische berekeningen bevestigen achteraf dat dit kan kloppen. (AD) talyseerd door een ander enzym. De extra OH duikt daarbij tijdelijk op en bij de verlenging van C18 naar C20 lijkt het proces op dat moment te worden onderbroken. Het verklaart in elk geval dat de olie sporen bevat van C20- en C22-vetzuren met een extra OH op respectievelijk de plaatsen 3 en 5. De molecuulstructuur deed Cahoon besluiten koudgeperste olie uit O. violaceus uit te proberen als temperatuurbestendige smeerolie. Die blijkt veel beter te presteren dan de eveneens plantaardige wonderolie die al meer dan honderd jaar in gebruik zijn in benzinemotoren. Maar mogelijk spelen daarbij meer factoren dan alleen C24. (AD) jaren zestig de samenstelling van plantaardige oliën in kaart brengen, en dus zijn ze stelselmatig over het hoofd gezien. Totdat iemand het eens probeerde met dunnelaagchromatograe, volgens Cahoon een mooi voorbeeld van serendipiteit. Beide vetzuren hebben OH-groepen aan het zevende en het achttiende koolstofatoom. Alleen die laatste is verklaarbaar vanuit de gebruikelijke natuurlijke vetzuursynthese. De auteurs vermoeden dat ze tevens een nieuwe biosyntheseroute hebben ontdekt, die ze discontinuous elongation noemen. Normaal gesproken verlengen planten hun vetzuurketens door er telkens twee extra C’s tussen te zetten, vlak achter de COOH. Dat gaat in vier stappen, elk gekaC2W_C2W 09 2018 16 12-09-18 15:49

Nieuws september 2018 | 17 Een hele reeks toevalligheden bepaalt of een watermolecuul uit zichzelf splitst. Dat concludeert een onderzoeksgroep uit Noorwegen na vergelijking van tienduizenden computersimulaties met telkens net iets andere startwaarden, meldde de groep onlangs in PNAS. Met die kennis hoopt de Nederlandse groepsleider Titus van Erp uiteindelijk de splitsing wat minder toevallig te kunnen maken, wat vooral interessant is wanneer je met elektrische energie het proces wilt forceren om waterstof te produceren. Die auto-ionisatie, waarbij minstens twee watermoleculen betrokken zijn zodat je H3O+ en OH- kunt krijgen, is misschien wel de belangrijkste reactie binnen de chemie. Om te beginnen bepaalt ze de pH van het water. Maar het gebeurt slechts heel zelden: gemiddeld leeft een watermolecuul ongeveer elf uur voordat het splitst. Mede daardoor lijkt het vrijwel onmogelijk om er via experimenten zicht op te krijgen, en is de wetenschap aangewezen op com puter simulaties. Veel mogelijkheden De kunst is om de startwaarden bij de simulaties zo in te stellen dat de kans op auto-ionisatie een stuk groter is dan in de praktijk. Voor de hand ligt dat een O-Hbinding binnen het splitsende molecuul toevallig een eind moet zijn opgerekt, terwijl tegelijk een waterstofbrug tussen die H en een O van een naburig molecuul toevallig eventjes heel kort is. Maar het ligt ongetwijfeld ook aan de positie van een of meer andere watermoleculen in de buurt. Zelfs als je alleen maar tamelijk extreme startcondities (‘rare events’) uitzoekt, is het aantal mogelijkheden zeer groot. De groep van Van Erp, hoogleraar aan de Norwegian University of Science and Technology in Trondheim en tevens gastonderzoeker aan de UGent, heeft nu tienLerend algoritme herkent subtiele verschillen tussen computersimulaties. Watersplitsing ontrafeld duizenden van zulke rare event simulations uitgevoerd. Dat gebeurde met de RETIS-methode (replica exchange transition interface sampling). Elke simulatie startte met 32 watermoleculen in een kubus met ribben van een nanometer. Wereldprimeur Vervolgens legden de onderzoekers die simulaties – waarin een watermolecuul niet, wel of bijna bleek te zijn gesplitst – naast elkaar in de hoop te ontdekken wat de kans op splitsing het grootst maakt. Eerst probeerden ze dat met eigen ogen vast te stellen, maar ze realiseerden zich al snel dat dat onbegonnen werk was naarmate het aantal lmpjes toenam. Bovendien waren de verschillen tussen de startcondities soms te subtiel om met het blote oog te zien. Vandaar dat ze een machine learningalgoritme ontwikkelden dat het werk van ze overnam – voor zover bekend een wereldprimeur bij dit type onderzoek. Er kwam uit dat je inderdaad een spontane splitsing kunt krijgen wanneer de waterstofbrug sterk is gecondenseerd, terwijl de O-H-binding voldoende is opgerekt, en tegelijk in de positie is om vier waterstofbruggen tegelijk te vormen. Maar de kans daarop is in de praktijk veel te klein om alle waargenomen auto-ionisaties te verklaren. Meestal zijn genoemde parameters iets minder extreem en helpen omringende watermoleculen mee door toevallig in een optimale stand te liggen en zo wat bindingen scheef te trekken. Opvallend is dat het machine learning-algoritme alle parameters terugvond waarvan het belang van tevoren was voorspeld, plus een paar die tot nu toe over het hoofd waren gezien. De vraag is nu wat uiteindelijk het nuttigst zal blijken: de inzichten in auto-ionisatie of de inzet van dergelijke algoritmes binnen het chemisch onderzoek. (AD) Ballet voor 32 watermoleculen. Arjen Dijkgraaf Verschillen zien met het blote oog was onhaalbaar C2W_C2W 09 2018 17 12-09-18 15:49

Nieuws 18 | september 2018 Natuurlijke eiwitten kun je verbouwen tot katalysator voor niet-biologische reacties door op een strategische plek een aminozuur te vervangen door een onnatuurlijke variant met een reactieve zijketen. Bijvoorbeeld gemodiceerd fenylalanine dat voor aniline speelt, schrijven Gerard Roelfes en collega’s van de Rijksuniversiteit Groningen in Nature Chemistry. Met zulke designer-enzymen denken ze het arsenaal van de chemische synthese te kunnen uitbreiden, en productieprocessen duurzamer te kunnen maken. In de publicatie stelt de groep dat de natuur soms ook dergelijke trucs uithaalt. De twintig canonieke aminozuren bieden een beperkte keuze aan functionele zijketens, en dus vertrouwen sommige enzymen voor hun functionaliteit op posttranslationele modicaties van de aminozuren rond hun actieve centrum. Maar het idee om zoiets te doen bij designer-enzymen is volgens de Groningers nog amper onderzocht. Er zijn al vaak genoeg niet-natuurlijke aminozuren ingebouwd in eiwitten, maar zelden op de actieve plek. En als ze daar zitten, is het doorgaans alleen om de positionering van de om te zetten moleculen te verbeteren; bij de eigenlijke katalytische reactie zijn ze niet betrokken. De Groningers hebben dat laatste nu uitgeprobeerd met het niet-natuurlijke aminozuur p-aminofenylalanine (pAF). Aniline De functionele groep van pAF komt overeen met aminobenzeen, oftewel aniline, een klassieke grondstof voor kleurstoffen. Losse anilinemoleculen werken als nucleo- ele katalysator en bevorderen met name de vorming van hydrazonen (R1R2C=NNHR3) en oximes (R1R2C=NOR3). Een van de grondstoffen is daarbij een aldehyde dat met de anilinegroep tijdelijk een iminiumion vormt en zo wordt geactiveerd. Echt ef- ciënt werkt dit echter niet. Het pAF werd ingebouwd in LmrR, een Een niet-natuurlijk aminozuur doet het beter dan een losse homogene katalysator. Enzym versterkt katalyse transcriptiefactor uit de bacterie Lactococcus lactis. LmrR vormt donutvormige dimeren met een centrale holte, die een breed spectrum aan hydrofobe moleculen kan adsorberen. Een viertal aminozuren rond die promiscue holte komt in aanmerking voor vervanging door pAF, en Roelfes en collega’s hebben alle vier de mogelijkheden uitgeprobeerd. In de praktijk werkt ook hier een posttranslationele modicatie het meest efcient: je bouwt p-azidofenylalanine in dat je achteraf reduceert. Alle varianten blijken katalytisch actief, maar LmrR_V15pAF, waarbij pAF een valine op positie 15 vervangt, presteert verreweg het best. Als modelreactie namen de Groningers de koppeling van 4-hydrazino7-nitro-2,1,3-benzoxadiazool (NBD-H) en 4-hydroxybenzaldehyde (4-HBA) tot een hydrazon, een keuze die volgens Roelfes mede is ingegeven omdat het een verkleuring geeft die je makkelijk kunt volgen. De reactiesnelheidsconstante blijkt minstens 550 keer hoger dan wanneer je losse anilinemoleculen gebruikt. Voor oximes kun je die vergelijking niet eens maken. Aniline katalyseert de vorming wel, maar reageert direct daarna door met het gevormde oxime tot een ongewenst eindproduct. LmrR_V15pAF heeft daar geen last van. Synergie Roelfes schrijft de toename van de reactiesnelheid toe aan de synergie van twee effecten. De binding met het enzym versterkt de reactiviteit van de anilinegroep. Maar net zo belangrijk is dat de holte van het enzym de reactanten bij elkaar brengt, zodat je ter plekke een hogere effectieve concentratie krijgt dan in de rest van de oplossing. Vervang je pAF door een inactief tyrosine, dan zie je ook een katalytische werking. Alleen is hij een factor tien lager, en door de actieve plek verder te optimaliseren is dat verschil ongetwijfeld nog te vergroten. Het combineren van deze twee strategieën ziet Roelfes als een goed uitgangspunt voor verdere optimalisatie van de rol van niet-natuurlijke aminozuren in de katalyse. Arjen Dijkgraaf 550 keer sneller door synergie van twee effecten Hydrazonvorming in een eiwit. C2W_C2W 09 2018 18 12-09-18 15:49

advertentie advertentie 1_1_PHC_C2W9_omgezet.indd 1 C2W_C2W 09 2018 19 21-08-18 11:52 12-09-18 15:49

Interview 20 | september 2018 Toen Marileen Dogterom (50), hoogleraar bionanowetenschappen aan de Technische Universiteit Delft, een telefoontje kreeg van de voorzitter van onderzoeksinstelling NWO Stan Gielen met het goede nieuws, wist ze nog niet wie haar mede-Spinozalaureaten waren. Maar vijf minuten na de daaropvolgende ofciële email hadden Anna Akhmanova, hoogleraar celbiologie aan de Universiteit Utrecht, en Dogterom elkaar al aan de telefoon. ‘We werken allebei aan microtubili en ook nog eens samen. Het is wel bijzonder dat er twee premies naar hetzelfde onderwerp gaan.’ Met een andere laureaat, John van der Oost, werkt Dogterom dan weer samen aan die ‘heilige graal van de life sciences’: de synthetische cel. Voor de premie moet je individueel worden voorgedragen, maar wat er vervolgens in de beslissingscommissie gebeurt weet je natuurlijk niet, aldus Dogterom. ‘Ik hoop ergens dat NWO hiermee het signaal wil afgeven dat samenwerken ertoe doet. Voor zowel Anna als mij geldt dat wij heel veel en graag samenwerken.’ Natuurlijk is het een eer, maar Dogterom zag het toch vooral als een theoretische mogelijkheid om ooit deze hoofdprijs te mogen ontvangen. ‘Ik wist dat de universiteit met het idee rondliep om me voor te dragen, maar of dat ook was gebeurd?’ Om te vervolgen: ‘Ik ken om mij heen veel mensen die deze prijs verdienen. En dan is het mooi om te zien dat je zelf ook een van die mensen bent. Tegelijkertijd weet ik dat niet iedereen die het verdient deze prijs krijgt’, stelt de in haar woorden bescheiden voorzitter van de afdeling bionanowetenschappen. Tijdens de uitreiking liet je weten het bijbehorende bedrag van € 2,5 miljoen vooral te willen inzetten op grote samenwerkingsprojecten. Zijn er nog meer ideeën de revue gepasseerd? ‘Het is de vraag die alle media je direct na de bekendmaking voorleggen: wat ga je met het geld doen? Ik heb toen naast samenwerkingen ook dingen als risicovol onderzoek en onderwijs genoemd. Maar NWO adviseert de laureaten niet voor niets hier even rustig over na te denken. Een van dé samenwerkingen die ik voor ogen heb, is het BaSyC-pro ject dat draait om de bouw van een synthetische cel.’ In een recent interview met ScienceGuide had je het over de ontoereikende eerste geldstroom voor structurele ondersteuning van onderzoek. Zou je niet een deel van je premie hiervoor willen inzetten? ‘Ja, dat is waar ik ook aan dacht bij samenwerkingen. Binnen onze afdeling merk ik dat er geen geldbuffer is om met elkaar iets nieuws uit te proberen. Externe nanciering binnenhalen gaat goed, maar vrij geld voor dit soort interne samenwerkingen mist. Daar zou ik een beetje van de premie voor kunnen gebruiken.’ In ieder geval ga je het qua onderzoek niet helemaal anders doen. ‘Met deze premie zou je je bakens kunnen verzetten, je onderzoek een andere richting geven. Dat is een mooi gegeven. Maar ik ga mijn richting zeker niet orthogonaal veranderen. Medio 2017 zijn we gestart Marileen Dogterom mocht op 12 september het podium betreden om een van de vier Spinozapremies in ontvangst te nemen. ‘Ik ga mijn richting zeker niet orthogonaal veranderen.’ ‘Samenwerken doet ertoe’ ‘ Twee premies voor hetzelfde onderwerp is bijzonder’ Puck Moll PUCK MOLL C2W_C2W 09 2018 20 12-09-18 15:49

september 2018 | 21 wel essentieel. En dan is er nog de mogelijkheid om afdelingsbreed zaken onder elkaar te organiseren, zowel qua geld als apparatuur. Dat maakt het werkbaar.’ Vertel eens wat meer over jouw samenwerking met Anna Akhmanova. ‘Het bijzondere is dat we in 2007 ook allebei een Vici-beurs kregen, beiden vanuit het life sciences-domein. Vooraf dachten we toen al: tweemaal microtubuli, dat nooit. In 2006-2007 verbleef ik trouwens in het lab van Anna voor mijn sabbatical (Dogterom was toentertijd groepsleider biofysica bij het AMOLF, red.). In 2013 haalden we ver vol gens gezamenlijk een ERC Synergy grant binnen voor ons project Modelcell, om de interne organisatie van biologische cellen te onderzoeken. En dat we nu in 2018 alle twee tegelijk een Spinozapremie ontvangen, past wel heel mooi in het plaatje. Mijn groep vraagt zich vooral af wat een systeem van microtubuli mechanistisch kan. Anna kijkt op haar beurt wat zo’n systeem doet in zoogdiercellen, of en zo ja Marileen Dogterom  2017-heden bestuurslid KNAW  2015-heden Medical Delta-hoogleraar, Universiteit Leiden  2014-heden hoogleraar, Technische Universiteit Delft, groepsleider en afdelingsvoorzitter  2000-2010 bijzonder hoogleraar, Universiteit Leiden  1997-2014 groepsleider, AMOLF (vanaf 2003 ook afdelingshoofd)  1994-1997 postdoc, Bell Laboratories, VS  1990-1994 PhD biofysica, Paris-Sud University/Princeton University  1985-1990 studie theoretische fysica, Rijksuniversiteit Groningen met het BaSyC-project, waarin we een synthetische cel willen gaan bouwen (zie ook nummer 5, red.). Dat loopt voor tien jaar, maar de ambitie ligt er voor twintig jaar. Ik ben daar penvoerder van. Het onderzoek ligt in het verlengde van mijn huidige werk en tegelijkertijd is het echt iets nieuws. Het zou dan ook een hoogst onlogisch moment zijn om van koers te veranderen.’ Nog even terug naar het financieringsverhaal. Hoe ga je binnen je departement en eigen groep om met de financiële druk om voldoende subsidiegeld binnen te halen? ‘Vooral tenure trackers hebben last van de krapte in het systeem; wij noemen ze overigens principal investigators. We trekken die jonge onderzoekers aan om onafhankelijk hun eigen ideeën vorm te geven. Maar vanuit de eerste geldstroom is daarvoor maar zeer beperkt ruimte. We kunnen ze eenmalig een nanciële impuls geven, wat op zich al heel mooi is, maar al snel zijn ze afhankelijk van extern geld en dat zorgt voor een hoge druk. Wij proberen elkaar onderling te coachen. Ik wil hierbij overigens niet dat senior onderzoekers alsnog het voortouw nemen, maar hun ervaring is C2W_C2W 09 2018 21 12-09-18 15:49

advertentie The scalable DeltaV™ solution for bioreactors in your lab V-Control The V-Control platform is all you need to control your bioprocess. Manage your data from discovery to production by seamless technology transfer and scalable data transfer. Get in touch to find out how this turn-key automation solution brings you shorter lead times and lower development costs. The V-Control platform is all you need to control your bio process. Manage your data from discovery to production by seamless technology transfer and scalable data transfer. Get in touch to find out how this turn-key automation solution brings you shorter lead times and lower development costs. [email protected] | www.applikon-biotechnology.com APPK_V_Control_ADV_A4_MEI18.indd 1 28-05-18 18:02 C2W_C2W 09 2018 22 12-09-18 15:49

september 2018 | 23 hoe het bijdraagt aan de biologische functies in een cel, en hoe dat dan geregeld wordt. Dat is heel complementair aan elkaar.’ De rode draad door jouw werk is microtubili bottom-up begrijpen; de krachten die ze genereren en hoe groot die zijn. Waar staat je onderzoek nu? ‘We bouwen nu minimal mitotic spindles in water-in-olie-emulsiedruppeltjes, gemaakt met microuïdics. Dat zijn structuren die lijken op een kernspoel, maar dan met een minimaal aantal componenten. Een kernspoel is een structuur waarbij twee asters, oftewel nucleatiecentra, waaruit microtubili groeien, de chromosomen in het midden van een cel vastpakken. De polaire organisatie van twee centra die zich positioneren ten opzichte van de buitenkant van de cel en het midden ervan kunnen we nabouwen en begrijpen we ook helemaal. Dit systeem lijkt in de verste verte nog niet op een echte spindle, zo zitten er geen chromosomen in. De vraag is of het eigenlijk uitmaakt of er chromosomen in het midden zitten; optimaliseren die de setting of volgen ze alleen de organisatie van de microtubili? Het doel is zeker niet om een complete kernspoel na te bouwen, want die hebben we al in de cel. Maar om na te gaan wat er echt essentieel is om een organisatie werkend te krijgen.’ Voordat je in 2014 naar de TU Delft overstapte werkte je 17 jaar bij het NWO-onderzoeksinstituut AMOLF. Wat maakte dat je overstapte? ‘Bij AMOLF begon ik in 1997 als tenure tracker. Dat was daar toen al heel gewoon, in tegenstelling tot aan de meeste universiteiten. Dat was een bewuste keuze en ik was de eerste die daar biofysisch experimenteel werk ging doen. Ik heb het al die tijd als een heel jne, goede en exibele organisatie gezien. Tegelijkertijd was ik wel al een paar jaar aan het nadenken over een volgende stap. Ondertussen was ik al een paar keer vanuit Delft benaderd, maar ook na ruim tien jaar AMOLF dacht ik ‘het is nog te leuk om te blijven en te vroeg om weg te gaan’. In 2010 zette ze in Delft de afdeling bionanoscience op. Toen ze dat verder gingen uitbreiden, van toen drie naar inmiddels vijftien onderzoeksgroepen, vroegen ze me weer. Wat mij overhaalde, was dat ik kon helpen bouwen aan een afdeling en jonge mensen kon aanstellen en coachen. Daarnaast was er de wens om meer biologen bij het onderzoek te betrekken en te kijken hoe je dat dan faciliteert. Eigenlijk heb ik nu een vergelijkbaar takenpakket als bij AMOLF, maar met een veel grotere en meer diverse groep onderzoekers.’ Binnen het BaSyC-consortium werk je ondertussen aan het hoogst haalbare: een synthetische cel. ‘Al is ook dit geen doel op zich. We willen daarmee tot in detail leren hoe een cel werkt en met die kennis de ontwikkeling van bijvoorbeeld medicijnen en biotechnologische processen verbeteren. En tegelijkertijd is het een inspirerend vergezicht én een schitterende gelegenheid om samen te werken. In Nederland werken verschillende groepen elk aan hun eigen component, zoals de energievoorziening en repliceren van genetische informatie. De vraag nu is hoe je die kunt samenvoegen, zodat er een werkende cel ontstaat. Daar gaan we sowieso de komende tien jaar aan werken. En we kijken of we er een Europees Flagship-programma van kunnen maken.’ En gaat het jullie lukken? ‘Ik denk als simpele bèta: als het Craig Venter lukt om een werkende cel met 473 genen te creëren (via de top-downaanpak overigens, red.), dan moet het bottom-up toch ook te doen zijn?’ ‘ Er mist vrij geld voor interne samenwerkingen’ RAFAËL PHILIPPEN The scalable DeltaV™ solution for bioreactors in your lab V-Control The V-Control platform is all you need to control your bioprocess. Manage your data from discovery to production by seamless technology transfer and scalable data transfer. Get in touch to find out how this turn-key automation solution brings you shorter lead times and lower development costs. The V-Control platform is all you need to control your bio process. Manage your data from discovery to production by seamless technology transfer and scalable data transfer. Get in touch to find out how this turn-key automation solution brings you shorter lead times and lower development costs. [email protected] | www.applikon-biotechnology.com APPK_V_Control_ADV_A4_MEI18.indd 1 28-05-18 18:02 C2W_C2W 09 2018 23 12-09-18 15:49

24 | september 2018 Al jarenlang hoor je goede verhalen over lignine, een van de ingrediënten van biomassa. Zo zou het een fantastische vervanger zijn voor aromatische chemicaliën met een fossiele herkomst. In de praktijk kun je het al hier en daar gebruiken, bijvoorbeeld als grondstof voor bio-ethanol of als binder in asfalt, maar de industrie ziet het vooral als lastig bijproduct. ‘Lignine is niet één stof, maar een keten van verschillende functionaliteiten’, zegt Richard Gosselink, coördinator van het Lignine Platform van Wageningen University & Research. ‘De structuur varieert, het hangt af van de soort biomassa.’ Eigenlijk is lignine dus meer een familienaam voor een grote groep macromoleculen die overblijft als reststof in de papierindustrie en biobrandstofproductie. In die industrieën halen ze de cellulose uit biomassa en blijft de lignine over. ‘De industrie negeerde deze ligninefractie lange tijd’, zegt Steven-Friso Koelewijn, promovendus in de groep van hoogleraar katalytische biorafnage Bert Sels aan de KU Leuven. ‘Ze verbrandt het deels voor energie, deels omdat ze niet weet wat ze ermee moet. Dit terwijl er veel waardevolle aromaten in zitten.’ Lastige structuur De ingewikkelde structuur van lignine maakt het gebruik lastig, aldus hoogleraar duurzame chemie en katalyse aan de Universiteit Utrecht Pieter Bruijnincx. ‘We kennen de structuur van lignine in planten redelijk goed, maar zodra je het probeert te isoleren, verandert er van alles. En als je de structuur niet kent, weet je ook niet waar je moet beginnen.’ Daarom richt de groep van Bruijnincx zich niet alleen op katalytisch afbreken van lignines, maar ook op ophelderen van de chemische structuur ervan. Bijvoorbeeld die van de zogenoemde kraftlignines, het restproduct van de meest gebruikte pulptechniek in de papierindustrie. Bruijnincx: ‘We kenden maar 20 % van die structuur, maar inmiddels hebben we echt al grote stappen gezet om meer duidelijkheid te krijgen en zitten we op 45 %.’ Het Noorse papierbedrijf Borregaard is een van de bedrijven die lignine al toepast. Het gebruikt sulet-pulping, een andere techniek om houtpulp te verwerken. Tijdens dit proces ontstaan wateroplosbare lignosulfonaten, die kunnen dienen als binder in bijvoorbeeld asfalt en coatings. Gosselink: ‘Dat is een interessant proces, maar de meeste bedrijven gebruiken helaas geen sulet-pulping.’ Om de grote bulk aan beschikbare lignine nuttig te kunnen inzetten, proberen veel onderzoekers het macromolecuul als geheel toe te passen. ‘De lignine die uit de papierfabriek komt, werkt bijvoorbeeld redelijk goed als binder. Het is wel wat hydroeler, dus proberen we de structuur aan te passen om het bruikbaar te maken’, vertelt Gosselink. Met die aanpak heeft Wageningen Food & Biobased Research al een deel van de bitumen uit asfalt kunnen vervangen door lignine (zie ook nummer 1 van dit jaar), en liggen er inmiddels vijf wegen in Nederland met een 50/50-mengsel bitumen/lignine. Daarnaast zien de onderzoekers ook toepassingen voor het macromolecuul als hars, in verpakkingen en in lijm. Gosselink: ‘We willen lignine gebruiken als vervanger voor de fenol-formaldehydelijmen in multiplex.’ Knippen Lignine kun je gebruiken als bron voor kleine chemische bouwstenen zoals glycolen. Maar ook dat blijkt lastig. Bruijnincx: ‘Lignine maakt het ons moeilijk, het is bedoeld om afbraak door bijvoorbeeld Lignine geldt al lang als grote belofte, maar echte brede toepassingen ervan zijn er nog niet. Toch zetten onderzoekers nog steeds belangrijke stappen om deze stof te ontsluiten voor gebruik. Ingewikkeld lignine ‘ Er zitten veel waardevolle aromaten in lignine’ Duurzaamheid Renée Moezelaar C2W_C2W 09 2018 24 12-09-18 15:50

september 2018 | 25 schimmels te herstellen. Eigenlijk werkt het als een soort zelfhelend polymeer, de verbindingen die we proberen te knippen herstellen zichzelf.’ Toch weten steeds meer onderzoekers de mechanismes van die processen te doorgronden en beïnvloeden. ‘We kunnen nu ingrijpen door de reactieve deeltjes weg te vangen, waardoor de geknipte lignine niet meer verder condenseert’, legt Bruijnincx uit. Die manieren om de zelfhelende werking te stoppen, werken vaak alleen goed op lignines waarvan de structuur zo min mogelijk is aangetast, bijvoorbeeld door de ‘lignine-eerst-benadering’. Met die methode halen de onderzoekers eerst de lignine uit de biomassa met een oplosmiddel die de etherbindingen klieft, zodat ligninefragmenten in oplossing komen. Daarna knipt een katalysator ze op tot aromatische bouwstenen. ‘Zo haal je veel aromaten uit de lignine’, vertelt Koelwijn. ‘Als je eerst cellulose uit de biomassa verwijdert, werkt die methode niet meer, omdat de etherbindingen dan al weg zijn.’ Eerder reduceerden onderzoekers de monomeren verder tot aan benzeen, xyleen of tolueen. Gosselink snapt dit idee, maar pakt het zelf liever anders aan. ‘Benzeen en xyleen zijn bulkmoleculen, maar volgens mij is het zonde om de functionaliteiten die de natuur in de lignine heeft gebouwd zomaar te verwijderen. Wij willen die liever gebruiken.’ Ook aan de KU Leuven behouden ze de functionaliteiten en weten ze er zelfs nog meer voordeel uit te halen, onder meer door lignine om te zetten in fenol. ‘Wij maken bisfenol A-alternatieven uit de monomeren die we uit lignine kunnen halen’, zegt Koelewijn. ‘Het doel was vooral om een groene grondstof voor dit molecuul te vinden, maar de extra methoxygroepen die aan deze monomeren zaten bleken ook nog minder gevaarlijk dan gewone bisfenol A, omdat ze minder hormonale werkingen lijken te hebben.’ Daarnaast wist Koelewijn ook polycarbonaat en polyesters te maken uit zijn biobased monomeren. ‘In principe zijn de mogelijkheden eindeloos.’ Niet genoeg verschillen Bruijnincx ziet wel dat de producten van veel van de lignine-eerst-reacties nog vaak vergelijkbaar zijn. ‘Omdat die processen vaak op dezelfde manier werken, komen er meestal propeenglycolen uit. Het zou mooi zijn als we net zoals voor de suikers in biomassa, ook voor lignine een portfolio aan producten kunnen opbouwen met meer aromaten.’ De hoogste opbrengsten van de bruikbare monomeren rollen nu vooral nog uit de lignine-eerst-methode. ‘Maar de meeste lignine die uit de industrie beschikbaar komt, heeft al gereageerd en heeft dus een andere structuur’, zegt Gosselink. ‘Daar moeten we eigenlijk eerst een goede toepassing voor weten te vinden.’ Een andere optie is de industrie zover krijgen dat ze eerst de lignine uit de biomassa haalt voor ze de cellulose verder verwerkt, maar dit vergt een grote omslag. Koelewijn: ‘Tot nu toe werken de lignine-eerst-processen goed, maar op relatief kleine schaal. Als we de bedrijven willen overhalen, moeten we eerst zorgen dat die techniek op grote schaal ook werkt.’ Koelewijn denkt dat de kosten sowieso nog een grote rol gaan spelen. ‘Grondstoffen uit fossiele bronnen zijn nou eenmaal vaak goedkoper, daar kunnen wij nog niet mee concurreren.’ Maar hij ziet goede ontwikkelingen: ‘Veel overheden hebben inmiddels door dat biomassa een nuttige en vooral veel duurzamere grondstof is, en investeren in dit type onderzoek. Uiteindelijk hopen we dat we een omslag maken naar een groene economie, waar lignine een essentiële rol in moet gaan spelen.’ Gosselink denkt dat fabrikanten vanzelf overstag gaan. ‘We kunnen met al die ingebouwde functionaliteiten zelfs extra mogelijkheden toevoegen aan bestaande materialen, zoals antibacteriële eigenschappen. Dat is aantrekkelijk.’ Ook Bruijnincx ziet een zonnige toekomst. ‘We begrijpen lignine steeds beter en uiteindelijk zullen we ook echt iets met deze bouwsteen kunnen bereiken.’ ‘ Het werkt als een soort zelfhelend polymeer’ C2W_C2W 09 2018 25 12-09-18 15:50

MAAK KENNIS MET ONZE VAKBLADEN advertentie VOOR CHEMIE EN LIFE SCIENCES EN VRAAG EEN GRATIS PROEFABONNEMENT AAN!* Volg C2W: Ga naar mensenmolecule.be/proefabonnement Volg Mens & Molecule: Ga naar c2w.nl/proefabonnement Woon je in Nederland? Woon je in België? *Je ontvangt 2 gratis nummers en de gratis nieuwsbrief C2W_C2W 09 2018 26 1/1_C2W_stopper_proefadbo_210x297.indd 1 12-09-18 15:50 19-07-18 11:00

september 2018 | 27 Nienke Beintema Medicijnen Het humaan cytomegalovirus, ofwel HCMV, staat erom bekend doofheid te kunnen veroorzaken bij ongeboren kinderen. Maar dit herpesvirus, waarmee 80 tot 90 % van alle volwassenen besmet is, brengt ook andere risico’s met zich mee. Zo versnelt het de groei van verschillende kankertypes. ‘HCMV laat zijn eigen genen tot expressie komen via de machinerie van de gastheercel’, vertelt Timo De Groof, promovendus bij de groep medicinal chemistry aan de Vrije Universiteit (VU) in Amsterdam. ‘Een van die genen codeert voor de receptor US28. Die virale receptor, die erg lijkt op chemokinereceptoren, kan verschillende pathways activeren die tumorgroei versnellen. En hij speelt een rol bij het ontwijken van het immuunsysteem. Hij fungeert als een zogeheten chemokine sink: hij bindt aan chemokines die normaal gesproken het immuunsysteem zouden aanzetten om de tumorcellen aan te vallen.’ Antilichamen De Groof onderzoekt de rol van US28 in de twee eerder beschreven processen. ‘We richten ons op nanobodies: kleine moleculen die de US28-receptor kunnen aansturen’, legt de promovendus uit. ‘Die nanobodies zijn kleine fragmenten van zogeheten heavy chain antibodies. Die vind je alleen in kameelachtigen, zoals lama’s. Het voordeel van die fragmenten is dat ze zich binden aan specieke pockets van de receptor: bindingsplaatsen die moeilijk te bereiken zijn met conventionele antilichamen. Wij onderzoeken hoe synthetische varianten daarvan de activiteit van US28 kunnen beïnvloeden.’ Dat de nanobodies zo klein zijn, heeft een tweede voordeel: je kunt ze laten produceren door micro-organismes. Conventionele antilichamen zijn daarvoor te groot – en dus duurder. ‘Onze nanobodies zijn oorspronkelijk geïsoleerd uit lama’s, maar we hebben nu een hele bibliotheek van fragmenten die zijn gesynthetiseerd door micro-organismes’, vertelt De Groof. ‘Samen met een collega heb ik een methode ontwikkeld om die bibliotheek te screenen op nieuwe nanobodies die mogelijk US28 kunnen moduleren. We gebruiken de nanobodies als hulpmiddel om de rol van US28 verder te ontrafelen en mogelijke strategieën voor kankertherapiën te ontdekken.’ Stroomversnelling De Groof benadrukt dat zijn onderzoek vooral fundamenteel van aard is. Toch werken onderzoekers elders al aan toepassingen. De Groof is werkzaam in de VUgroep van Martine Smit, die lange tijd samenwerkte met Ablynx, een Belgisch bedrijf dat het onderzoek aan lama-antilichamen op de kaart zette en nu hard op weg is de eerste nanobody-therapie op de markt te brengen: een nanobody tegen een erfelijke bloedstollingsziekte. ‘Dit zijn heel spannende ontwikkelingen in de nanobody-wereld’, zegt De Groof. ‘Die nanobodies zijn handige hulpmiddelen om de rol van dergelijke receptors bij gezonde en zieke mensen verder te onderzoeken. De eerste octrooien zijn al aangevraagd: op nanobodies die aangrijpen op humane en virale chemokinereceptoren.’ Hoe staat dit onderzoek er over tien jaar voor? ‘Dat is moeilijk te zeggen’, antwoordt De Groof, ‘maar ik weet zeker dat het nanobody-onderzoek in de komende paar jaar in een stroomversnelling komt. Vanaf nu kan het heel snel gaan.’ Timo De Groof, promovendus aan de Vrije Universiteit in Amsterdam, bestudeert nanobodies: kleine stukjes antilichaam die een receptor beïnvloeden die een rol speelt bij de ontwikkeling van kanker. Kanker te lijf met lama-antilichamen ‘ Vanaf nu kan het heel snel gaan’ C2W_C2W 09 2018 27 12-09-18 15:50

28 | september 2018 Tumoren die in verschillende weefsels ontstaan, kunnen hetzelfde genetische proel hebben. Die belangrijke ontdekking leidde tot het vermoeden dat een middel tegen een bepaalde tumor ook werkzaam kan zijn tegen tumoren met een heel andere locatie of oorsprong. ‘Genetische mutaties linken aan geneesmiddelen is niet nieuw, maar een verband zoeken tussen die mutaties en therapieën die voor een andere indicatie zijn ontwikkeld, is absoluut een nieuwe benadering’, zegt Emile Voest, medisch directeur van het Nederlands Kanker Instituut. Het is in feite een bijvangst van het in kaart brengen van de genetische proelen van vele types tumoren, wat heeft geleid tot de ontdekking van een scala aan genetische kenmerken die tumorcellen onderscheiden van gezonde lichaamscellen. Een geheel nieuwe klasse van antikankermedicijnen is op die inzichten gebaseerd: de zogeheten targeted therapies. De nieuwe middelen herkennen en binden moleculaire doelwitten die speciek zijn voor de tumor. Het resultaat is een effectieve vernietiging van de tumorcellen, zonder het omringende gezonde weefsel aan te tasten. Inmiddels is er voldoende reden om aan te nemen dat die targeted therapies ook kunnen werken tegen andere tumoren met hetzelfde genetisch proel, maar vooralsnog is dat gebaseerd op individuele gevallen en anekdotisch bewijs. Daar kan echter binnenkort verandering in komen door een zeer innovatieve klinische studie die het Centre for Personalized Cancer Treatment (CPCT) momenteel in Nederland uitvoert. Die Drug Rediscovery Protocolstudie (DRUP), onder leiding van Voest, Hans Gelderblom, LUMC, en Hans Verheul, VUMC, richt zich niet op het klinisch evalueren van nieuwe verbindingen, maar op de vraag of bestaande therapieën ook effectief zijn in andere indicaties. ‘Een revolutionaire aanpak’, meent Voest. Kleine populatie Wat de DRUP-studie eigenlijk beoogt, is een gecontroleerd en transparant proces opzetten waar individuele gevallen van offlabel-gebruik (het voorschrijven van geneesmiddelen voor een andere indicatie) worden gebundeld in een betrouwbaar databestand. ‘Off-labelvoorschrijving gebaseerd op een genetisch proel is niet ongewoon, maar het probleem is dat de genetische data en de klinische uitkomsten niet worden gedeeld’, zegt Voest. Dat is zonde, zeker omdat het meestal gaat om zeldzame tumoren. Deze patiëntenpopulaties zijn vaak te klein voor een conventioneel traject om een nieuwe therapie te ontwikkelen. ‘Wij willen zo veel mogelijk patiënten de kans bieden op behandeling met een effectieve therapie. Daarom streven we ernaar om alle geregistreerde doelgerichte therapieën in onze studie mee te nemen. Patiënten komen in aanmerking voor deelname als de standaardbehandelingen geen effect sorteren. Als we het genetische pro- el van hun tumor kunnen koppelen aan een geneesmiddel voor een andere indicatie, kan de patiënt deelnemen aan DRUP.’ Voest benadrukt dat de juiste mutatie geen garantie biedt dat de therapie werkt. ‘Er zijn bijvoorbeeld zeer effectieve therapieën die aangrijpen op bepaalde BRAF-mutaties in melanoom, maar in darmtumoren met precies dezelfde BRAF-mutaties laten die middelen geen effect zien. Het gaat dus niet alleen om het genetische proel, maar ook om het weefsel waar de tumor zich bevindt. Daarom creëren we cohorten van patiënten met dezelfde mutaties in hetzelfde weefsel.’ De cohorten beginnen met acht patiënten. Als ten minste één patiënt positief reageert op de therapie, wordt het cohort uitgebreid naar 24. Voest: ‘En als dan minimaal vijf patiënten een klinisch voordeel laten zien, gaan we praten met de autoriteiten over deze nieuwe indicatie en over de vergoeding.’ Een klinisch voordeel is binnen DRUP gedenieerd als ten minste 50 % tumorregressie of ten minste vier maanden stabiliteit. Is er al zicht op het behalen van die criteria? Voest: ‘Tot nu toe voldoen 270 van de 600 aanvragen voor deelname aan de eisen. Van die groep is in ongeveer een derde een klinisch voordeel aangetoond.’ Het succes van de DRUP-studie hangt sterk af van de bereidheid van de farmaceutische industrie om haar vaak kostbare therapieën te doneren en de inzet daarvan over te laten aan een onafhankelijk opererende groep onderzoekers. Volgens Voest groeit het enthousiasme voor DRUP onder De Drug Rediscovery Protocol-studie (DRUP) koppelt genetische profielen van tumoren aan bestaande kankertherapieën. ‘Conventionele geneesmiddelontwikkeling heeft haar langste tijd gehad.’ DRUP koppelt medicijn aan tumor ‘ DRUP is een prachtige poging tot een nieuwe aanpak’ Medicijnen Esther Thole C2W_C2W 09 2018 28 12-09-18 15:50

september 2018 | 29 farmaceutische bedrijven in Nederland. Een bedrijf dat de studie vanaf het begin ondersteunt is Novartis. ‘Wij krijgen al jaren veel aanvragen binnen van oncologen voor off-labelgebruik, omdat er geen vergoeding mogelijk is’, zegt Eric Hoedemaker, medisch directeur van Novartis Oncologie Nederland en nauw betrokken bij de totstandkoming van DRUP. ‘Vaak kennen we die verzoeken toe, maar helaas is er geen gestructureerde manier om die gegevens over de uitkomsten van die behandelingen te verzamelen. Dat zou voor het ons heel nuttig zijn, omdat het helpt aanvragen te beoordelen. Er is dringend behoefte aan een gecontroleerd proces om deze data te verzamelen en DRUP biedt een heel innovatieve manier om dat te doen.’ Aarzeling Innovatie blijkt de belangrijkste motivatie voor Hoedemaker om te proberen collega’s en het management binnen Novartis ervan te overtuigen dat het in het belang van het bedrijf is om mee te werken aan DRUP. ‘Het heeft heel wat inspanning gekost om iedereen aan boord te krijgen’, vertelt Hoedemaker. ‘Ik begrijp de aarzeling ook wel. Het is een grote stap om je eigen therapieën aan een externe klinische studie te doneren, die bovendien ook producten van je concurrenten gebruikt.’ Hoedemaker noemt drie belangrijke argumenten waarom dat is gelukt: ‘Het eerste argument heeft te maken met innovatie. We weten allemaal dat het conventionele traject van geneesmiddelenontwikkeling haar langste tijd heeft gehad. We hebben nieuwe manieren nodig om geneesmiddelen te ontwikkelen en evalueren en DRUP is in mijn ogen een veelbelovende aanpak.’ Het tweede argument raakt hier ook aan. ‘Veel indicaties zijn te klein voor een traditioneel ontwikkeltraject en worden daardoor genegeerd. Studies zoals DRUP bieden de kans om ook in de behoeftes van kleine groepen patiënten te voorzien.’ Hoedemakers laatste argument is van ethische aard. ‘Uiteindelijk draait ons werk om patiënten helpen en deze studie biedt meer mensen kans op een effectieve behandeling.’ En zijn de verzekeringsmaatschappijen ook vatbaar voor die argumenten? ‘Er zijn grote verschillen tussen verzekeringsmaatschappijen in de manier waarop ze kijken naar deze nieuwe ontwikkelingen’, stelt hij. ‘Maar zij worden met hetzelfde probleem geconfronteerd. Ook zij krijgen aanvragen voor de vergoeding van off-labelgebruik en moeten steeds weer afwegen of een aanvraag onder een coulanceregeling valt, net zoals wij.’ Hoedemaker is ervan overtuigd dat studies zoals DRUP het hele veld in de goede richting duwen. ‘De farmaceutische industrie, maar ook de EMA en het Nederlandse CBG zijn allemaal op zoek naar nieuwe manieren om klinische studies vorm te geven. DRUP is een prachtige poging tot een nieuwe aanpak. Binnen Novartis hebben we ongeveer honderd studies lopen, maar DRUP is met afstand mijn favoriet.’ DRUP koppelt medicijn aan tumor ‘ Het kostte veel moeite iedereen mee te krijgen’  Kijk voor meer informatie op www.cpct.nl/ en/drup-drug-rediscovery-protocol-studie C2W_C2W 09 2018 29 12-09-18 15:50

30 | september 2018 R NA is lang gezien als slechts de boodschappenjongen van ons DNA (zie kader). De functie van dit molecuul blijkt echter aanzienlijk groter te zijn. Zo is begin dit jaar ontdekt dat het ook een rol speelt bij de werking van het gen Arc. Dit gen heeft een belangrijke taak in het geheugen. Het blijkt signalen te versturen tussen verschillende hersencellen. Als onderzoekers die signalen blokkeren, dan hapert de ontwikkeling van hersenverbindingen en kunnen de hersenen zich minder goed aanpassen. Die signalen blijken te bestaan uit blaasjes gevuld met RNA. Het idee dat RNA fungeert als boodschapper tussen cellen bestaat al een paar jaar. ‘Er is behoorlijk veel bewijs dat verschillende soorten blaasjes genetische informatie bevatten en ook kunnen aeveren in doelcellen, maar hoe efciënt het is en hoe het precies werkt, daar zijn we nog niet helemaal uit’, vertelt Michiel Pegtel, universitair hoofddocent in het Amsterdams UMC. Sociaal RNA Allerlei soorten RNA-moleculen gaan via blaasjes van de ene naar de andere cel. Omdat de blaasjes via de bloedbaan of andere lichaamsvloeistoffen reizen, kunnen de signalen door heel het lichaam gaan. Zo zouden cellen elkaar onder meer kunnen waarschuwen voor stress en infecties. Een Science-artikel uit 2013 heeft het zelfs over ‘sociaal RNA’, omdat niet alleen cellen binnen een organisme, maar ook cellen van verschillende organismes elkaar met RNA zouden kunnen bestoken. Zo lijken C. elegans-wormpjes elkaar signalen te kunnen sturen en zouden bacteriën invloed kunnen uitoefenen op de gastheer waarin ze zijn binnengedrongen. Pegtels team publiceerde de afgelopen jaren meerdere artikelen in PNAS waarin het liet zien dat miRNA dat is geproduceerd door een virus dat menselijke cellen besmet naar andere cellen wordt getransporteerd via speciale blaasjes, exosomen. De onderzoekers gebruiken dit virus omdat het alleen bepaalde immuuncellen infecteert. Daardoor kun je aantonen dat het daadwerkelijk wordt getransporteerd. Bij gewoon menselijk RNA is dat moeilijk, omdat daarvan de plaats van productie nog niet valt te achterhalen. Binnenkort hoopt Pegtel te publiceren dat onbesmette cellen waarin viraal RNA beland is, daarvan ook daadwerkelijk ziek kunnen worden. Hij verwacht niet dat alleen virussen RNA-signalen kunnen produceren. ‘Virussen maken gebruik van in de cel aanwezige systemen.’ Nog veel vragen Toch is niet iedereen ervan overtuigd dat het RNA dat van de ene naar de andere cel gaat echt signalen overdraagt. ‘Tot nu toe is de hoeveelheid RNA die is aangetoond in blaasjes nog erg klein en ik vraag me af of het echt relevant is’, zegt Reuven Agami, hoogleraar bij het Nederlands Kanker Instituut in Amsterdam. ‘En zelfs als het dat is, is het effect maar kortdurend.’ Pegtel erkent dat er met name over de hoeveelheid en de functie van de RNA-bevattende blaasjes nog veel vragen zijn. ‘Er zijn experimenten nodig waarbij je blaasjes met specieke RNA-moleculen toedient aan cellen en vervolgens kijkt wat het effect daarvan is.’ Volgens Pegtel is het ook een uitdaging te bepalen hoeveel blaasjes de cellen in de praktijk uitwisselen en hoeveel er nodig zijn voor een effect. ‘Zelfs als de hoeveelheden relatief klein blijken, kan de invloed van de verstuurde RNA-moleculen aanzienlijk zijn’, legt Pegtel uit. Hij meent dat er weleens sprake zou kunnen zijn van een titratie-effect: in de cel zijn sowieso bepaalde hoeveelheden miRNA’s aanwezig, de moleculen afkomstig uit een andere cel maken in absolute zin nauwelijks uit, maar zouden het evenwicht kunnen doen omslaan. ‘En dan heb je er maar een paar nodig’, zegt Pegtel. Graantje meepikken Ondertussen is RNA-signalering hot geworden, onder meer doordat het kansen biedt om medicijnen af te leveren op de juiste plek in cellen. ‘Dat heeft veel geld naar het veld gebracht, maar ook veel sloppy science opgeleverd’, stelt Pegtel. Vooral rond bepaalde subonderwerpen is een enorme buzz ontstaan. Pegtel liet een student een systematische review uitvoeren naar een daarvan: de pre-metastatische niche. Dat is het idee dat tumoren door RNA uit te scheiden, weefsels ‘klaarmaRNA is veel meer dan het loopjongetje van ons DNA. Zo lijken cellen met elkaar te communiceren door RNA uit te wisselen, zelfs tussen verschillende organismes. Maar over het effect zijn onderzoekers verdeeld. Veelzijdig RNA als hype ‘ De aangetoonde hoeveelheid RNA is nog erg klein’ Genetica Jop de Vrieze C2W_C2W 09 2018 30 12-09-18 15:50

september 2018 | 31 ken’ om een tumorcel te ontvangen. Bij muizen is er bewijs dat die RNA-signalen uitzaaiingen vergemakkelijken: als je de macrofagen blokkeert die de RNA-blaasjes opruimen, neemt het aantal uitzaaiingen toe. Er zijn ook aanwijzingen dat het bij de mens optreedt, maar uit de review bleek dat er nog geen tien originele artikelen over waren verschenen en zo’n twintig keer meer reviews. Pegtel: ‘Ieder tijdschrift wil er iets mee, iedereen wil een graantje meepikken.’ Herinneringen transplanteren Ook op het vlak van herinneringen zijn speculatieve vindingen gepubliceerd. Zo verscheen er in mei een artikel in eNeuro waarin een team onder leiding van David Glanzman van UCLA in de VS beschreef hoe het een herinnering had ‘getransplanteerd’ van de ene naar de andere slak – door RNA vanuit het centrale zenuwstelsel van de ene slak in te spuiten bij de andere. De onderzoekers denken dat RNA een cruciale rol speelt bij de vorming van herinneringen. ‘Herinneringen liggen niet opgeslagen in het RNA, maar dragen, net zoals bij DNA, de informatie over om vervolgens epigenetisch te worden vastgelegd’, benadrukt Glanzman. Hij erkent dat zijn conclusie nogal ingaat tegen de gangbare gedachte dat herinneringen liggen opgeslagen in de synapsen van de hersencellen en dat het nu wachten is op replicaties van andere onderzoeksgroepen. Ondertussen probeert zijn team uit te zoeken om wat voor type RNA het gaat en welke epigenetische veranderingen het precies teweegbrengt. Als RNA inderdaad zo’n belangrijke rol vervult, zou het een aangrijpingspunt kunnen zijn voor de behandeling van alzheimer. En zo zijn er meer mogelijke toepassingen voor het ingrijpen op RNA-signalering. ‘Voordat die toepassingen er gaan komen, is nog wel fundamentele kennis nodig’, zegt Pegtel. Zelf heeft hij net een onderzoeksaanvraag de deur uitgedaan om RNA-signalering te gaan manipuleren met behulp van CRISPR-Cas. Ondertussen probeert hij bij zo veel mogelijk collega’s het hoofd koel te houden. ‘Ik ken de geschiedenis van gentherapie, wat ook zo gehypet werd. Ik wil niet dat ze over een paar jaar zeggen ‘die exosomen, dat is niks meer’.’ ‘ Er is nog wel fundamentele kennis nodig’ ISTOCK/SELVANEGRA RNA in vogelvlucht Volgens het centrale dogma van de moleculaire biologie is RNA de boodschapper die genetische informatie overbrengt om eiwitten te produceren. Afgelopen twintig jaar is echter gebleken dat RNA veel meer doet. Het blijkt een extreem veelzijdig molecuul, waarvan inmiddels meer dan dertig types bekend zijn, zoals long noncoding (niet coderend voor eiwitten) RNA, miRNA en enhancer RNA. RNA vormt meestal complexen samen met eiwitmoleculen en kan onder meer fungeren als enzymen, DNA beschermen tegen indringers zoals virussen en een regulerende rol spelen bij afschrijven en aan- en uitschakelen van genen. De werking van het RNA zelf is ook nog te finetunen, door de code en de functie ervan te wijzigen. Hierdoor kunnen cellen zich aan uiteenlopende acute omstandigheden aanpassen, wat kansen biedt voor nieuwe therapieën. C2W_C2W 09 2018 31 12-09-18 15:50

THE PERFECT ADDITION – TO YOUR LABORATORY GC WITH THE POWER OF XEVO ■■ Engineered to maximize uptime ■■ Minimal method development ■■ Easily surpass regulatory limits ■■ Reduce training time and costs WWW.WATERS.COM/TQGC Xevo TQ-GC ad_A4_Final.indd 1 8/8/18 11:17 AM Visit Waters to learn more: Hall 7 - booth #7C020 Will be displayed at WoTS advertentie C2W_C2W 09 2018 32 12-09-18 15:50

september 2018 | 33 ‘Mijn doel is algoritmes te ontwikkelen waarmee je de uitkomsten van in-vitro-experimenten kunt vertalen naar mensen’, zegt Rob van Wijk. Hij doet promotieonderzoek bij de afdeling systems biomedicine and pharmacology van het Leiden Academic Centre for Drug Research (LACDR). Daarbij richt hij zich op farmacokinetische modellen voor de opname, verspreiding en afbraak van medicijnen in het lichaam. Als model gebruikt hij zebravissen. Voor dit multidisciplinaire onderzoek werkt Van Wijk samen met het Instituut Biologie Leiden en het Leiden Institute of Advanced Computer Science. Ook is er samenwerking met het umc in Amsterdam, de universteit van Uppsala in Zweden en het Dana-Farber/Harvard Cancer Center in Boston, VS. Goedkoper en sneller De vertaling van experimentele data naar andere diersoorten is een uitdaging. ‘In de translationele farmacologie zijn goede kwantitatieve modellen erg belangrijk’, zegt Van Wijk. ‘Systeemfarmacologie is de studie van biologische pathways en netwerken. De bijbehorende modellen hebben een goede voorspellende waarde, maar ze zijn afhankelijk van degelijke experimentele input. Daarvoor zijn veel goede data nodig. In ons lab verkrijgen we die via experimenten met zebravissen. Die zijn goed koper en minder tijdrovend dan proeven met traditionele diermodellen.’ Zebravissen hebben een aantal voordelen: ze lijken genetisch gezien op mensen, ze brengen elke week honderd tot tweehonderd nakomelingen voort, ze zijn klein en goedkoop, en hun belangrijke orgaansystemen zijn al 72 tot 120 uur na de bevruchting ontwikkeld. Daarom zijn ze nu al een geliefd model in de biologie. Ook in de farmacologie worden ze steeds populairder. ‘Je kunt zebravissen gebruiken voor high-throughput screening met duizenden stoffen tegelijkertijd’, vertelt Van Wijk. ‘Met behulp van uorescent gelabelde bacteriën kunnen we bijvoorbeeld in de doorzichtige vissenlarven zien welke stof een antibiotische werking heeft. Zo kun je veel sneller experimenteren.’ Paracetamol Onlangs ontwikkelde Van Wijk een methode waarmee hij de blootstelling aan paracetamol in zebravissen kan kwanti- ceren. ‘Als uitgangspunt nam ik een bestaand model dat op basis van metingen beschrijft hoe de stoffensamenstelling van de cellen van zebravislarven verandert tussen drie en vijf dagen’, vertelt hij. ‘Daarnaast ontwikkelde ik een methode om bloed af te nemen bij vijf dagen oude zebravissen, die niet meer dan 300 µg wegen.’ De promovendus analyseerde de bloedsamples die op diverse tijdstippen waren genomen met LC-MS en gebruikte die data om de afbraaksnelheid van paracetamol te bepalen. Die vergeleek hij met gepubliceerde data over paracetamolafbraak bij mensen. ‘Zo kon ik een model maken voor de vertaalslag van de afbraaksnelheid naar andere soorten’, zegt Van Wijk. ‘Dank - zij de metingen aan de bloedsamples is dit model robuuster en heeft het een grotere voorspellende waarde.’ Van Wijk is tevreden met zijn resultaten tot nu toe. ‘Met mijn zebravismodel en wiskundige algoritmes kan ik farmacologische experimentele data sneller verzamelen, en met minder gebruik van knaagdieren in vergelijking met gangbaar farmacologisch onderzoek’, zegt hij. ‘Daarom draagt mijn onderzoek niet alleen bij aan betere medicijnontwikkeling, maar ook aan de ethische principes van vervanging, vermindering en verjning van proefdiergebruik. Voor mij is dat een belangrijke bonus.’ Rob van Wijk ontwikkelt algoritmes waarmee je sneller en goedkoper preklinische data kunt interpreteren. De zebravis staat daarvoor model.  Zebravis verovert farmacologie ‘ Je kunt veel sneller experimenteren’ OHIO STATE UNIVERSITY Shuraila Stoppel Medicijnen C2W_C2W 09 2018 33 12-09-18 15:50

Interview 34 | september 2018 ‘Ik ben altijd te laat met douchen, tijdens congressen verbaast niemand zich meer over mijn natte haren’, zo verontschuldigt Hubert Gasteiger (54) zich. Inderdaad wapperen zijn manen wat minder indrukwekkend dan de avond daarvoor, toen de hoogleraar de jaarlijkse Jacobus van ’t Hofezing verzorgde aan de Technische Universiteit Delft. Volgens de aankondiging ging die lezing over waterstof als energiedrager in personenauto’s. Dat gas laat je gecontroleerd reageren met zuurstof in een zogeheten brandstofcel, die naast water een elektrische stroom genereert. Maar minstens zo belangrijk bleek de vraag of je die technologie moet prefereren boven de nu gebruikelijke accu’s. Gasteiger kan daar als geen ander iets over zeggen, want als hoogleraar aan de Technische Universiteit München doet hij onderzoek naar allebei. ‘Bij mijn aanstelling in 2010 had ik afgesproken dat ik minstens de helft van mijn tijd in accu’s zou steken. Maar de eerste jaren was het bijna 100 %. Er was haast geen geld voor brandstofcellen, het hele onderzoeksbudget ging naar accu’s. Daarop brandstofcelonderzoekstechnieken toepassen was dan wel weer erg nuttig. Inmiddels is de verhouding wel ongeveer half om half.’ Heb je uiteindelijk toch liever brandstofcellen? ‘Dat kun je emotioneel of technologisch bekijken. Uiteraard hou ik van brandstofcellen en elektrolyse, ik heb er tenslotte lang aan gewerkt. Voor korte afstanden, zeg maximaal 120 km, denk ik dat accu’s economischer zijn én ecologisch verstandiger. Maar tenzij morgen iemand komt met Nobelprijswaardige accuchemie die alles verandert, is het onzinnig om rond te rijden met een accu voor meer dan 300 km. Die wordt te zwaar en bij de productie komt een hoop CO2 vrij. De auto-industrie wordt wel die kant op gedrukt. Nu klanten geen auto’s blijken te willen met een beperkt bereik moeten ze hun accu’s wel groter maken. Met 250 km kun je echter de meeste mensen geruststellen. Dan kunnen ze eens per maand op familiebezoek, zelfs als ze anders nooit meer dan 90 km per dag rijden. Het andere voordeel van waterstof is dat je het kunt opslaan. Zodra meer dan 30 of 40 % van je energie uit duurzame bronnen komt, wordt het lastig om zonder opslagcapaciteit je elektriciteitsnet stabiel te houden. Accu’s voor giga- of terawatturen zijn niet echt realistisch. Het alternatief is chemische opslag, en waterstof is dan een eerste keuze. Je stopt daar eerst al je elektriciteit in, en dan doe je er CO2 bij om methaan of alcoholen of wat dan ook te maken. Al is de vraag wel waar die CO2 vandaan moet komen als je net alle koolstof uit je energiecyclus hebt gehaald. Om een kilogram te winnen uit de atmosfeer moet je enorme hoeveelheden lucht ver - pompen.’ In je lezing legde je nogal de nadruk op het beperken van de hoeveelheid platina, die je nodig hebt als kataly - sator. ‘Ooit was de vraag of je wel een brandstofcel kon bouwen die klein genoeg was om in een auto te passen. Dat lukte rond 2000. De volgende vraag betrof de levensduur, in het begin slechts een uur of tien. Rond 2005 was duidelijk hoe we dat moesten oplossen. En toen kwam de vraag of we het betaalbaar konden maken. De beschikbare voorraad platina is dan een belangrijk punt. Nu bouwen we per jaar maar een paar duizend auto’s met brandstofcellen. Als je naar tientallen miljoenen wilt, moet je toekunnen met minder dan 10 g platina per auto. Dat is een factor drie minder dan bij de Mirai (Toyota’s huidige productiemodel, red.). Maar die technologie is nu minstens vijf, Rijden elektrische auto’s in de toekomst op waterstof of accu’s? Allebei, verwacht hoogleraar elektrochemie Hubert Gasteiger. Mits het platinagehalte van brandstofcellen nogmaals met een factor drie omlaag kan. ‘Ik zit liever op 5 kg waterstof’ ‘ Een accu voor meer dan 300 km is onzinnig’ Arjen Dijkgraaf C2W_C2W 09 2018 34 12-09-18 15:50

september 2018 | 35 zes jaar oud en inmiddels zijn ze ongetwijfeld een stuk verder. Ook publicaties van Opel en General Motors suggereren dat minder dan 10 g realistisch is.’ En met minder dan 10 g ga je het redden? ‘Ja. Je hebt wel een recyclingfabriek nodig. Maar platina zit tien, vijftien jaar in een auto vast. Je gaat niet ineens van nul naar twintig miljoen auto’s, en tegen de tijd dat je zo ver bent komt er al een stroom materiaal terug. Bij de elektrolytische productie van waterstof met iridiumkatalysatoren speelt hetzelfde probleem. Iridium is nog schaarser dan platina. Je moet een strategie ontwikkelen die ervoor zorgt dat op de lange termijn de metaaltoevoer niet de limiterende factor wordt.’ Het lijkt of accu-onderzoekers makkelijk wisselen van chemie, terwijl ze bij brandstofcellen vasthouden aan platina of iridium. Zijn daarvoor echt geen alternatieven te vinden? ‘Aan de chemie van lithium-ionaccu’s verandert ook niet zoveel. In het begin zat er graet in en een gelaagd overgangsmetaaloxide. Nu nog steeds, alleen is kobalt grotendeels vervangen door nikkel en mangaan. Bij brandstofcellen heb je altijd twee denkrichtingen gehad: óf platinakatalysatoren verbeteren, óf metalen gebruiken van buiten de platinagroep. Aan de platinakant zijn we overgegaan op legeringen, in de praktijk een platinahuidje op een kern van een overgangsmetaal. Vergeleken met vijftien jaar geleden haal je nu hetzelfde katalytische effect uit een derde van de hoeveelheid platina. Platinavrije materialen leveren vrijwel dezelfde prestaties, maar de levensduur is te kort. Je werkt bij pH 0 en sterk oxidatieve condities, en het periodiek systeem bevat weinig dat daartegen bestand is.’ Je hoort wel vaak praten over lithiumsulfide-accu’s, of iets met nikkel of zink... ‘Natuurlijk zijn er van die hypes, maar meestal komt er weinig uit. Tien jaar geleden waren lithium-zuurstofaccu’s populair, Hubert Gasteiger  2010-heden hoogleraar, Technische Universiteit München  2009 visiting professor, MIT  2007-2008 director catalyst development, Acta, Italië  1999-2007 technical manager fuel cell activities, GM/Opel, MainzKastel en Honeoye Falls, New York  1995-1998 onderzoeker, Universiteit Ulm  1994-1995 postdoc, Berkeley Lab  1993 promotie, UC Berkeley  1988 MSc, Oregon State University ERIC DE VRIES C2W_C2W 09 2018 35 12-09-18 15:51

advertentie PROGRAMME • Share the latest scientifi c breakthroughs in the chemical and molecular sciences • Connect with over 1500 fellow chemists from all disciplines • Attend the focus sessions and workshops organised by the KNCV and others • Award ceremony with the KNCV Gold Medal, NWO Athena Prize, Gouden KIEM and the Topsector Chemistry Student Competition 3 - 5 DECEMBER 2018 VELDHOVEN PLENARY SPEAKERS Jason Chin (University of Cambridge) A highly esteemed scientist in the fi eld of Chemistry and Chemical Biology. Pioneered the development and application of methods for reprogramming the genetic code of living organisms. Paula Hammond (MIT) Generates functional materials with highly controlled architecture. Recipient of many awards including the 2014 AIChE Alpha Chi Sigma Award for Chemical Engineering Research. Pieternel Levelt (KNMI, TU Delft) Head climate observations KNMI, Scientifi c initiator of the TROPOMI instrument and Principal Investigator of the OMI instrument on NASA’s EOS-Aura satellite. Kevin Plaxco (UC Santa Barbara) Focusses on protein folding and its many and varied engineering applications. Recognized by Thomson Reuters as one of the most highly cited chemists of the prior decade. Bert Weckhuysen (Utrecht University) Renowned for the development of in-situ and operando spectroscopy for studying catalytic solids under realistic conditions. Received several research awards, including the International Catalysis Award, NWO Spinoza Prize and the Kozo Tanabe Prize. PARTNERS FULL OVERVIEW OF THE STATE OF ART IN CHEMISTRY CONNECTING OVER 1.500 CHEMICAL SCIENTISTS FROM ALL DISCIPLINES WWW.NWOCHAINS.NL CHEMISTRY FOR THE FUTURE Deadline Early Bird 1 October 2018 NWO Chains18 _ Advertentie A4 staand (Chemisch2Weekblad)_defv2.indd 1 31-08-18 17:51 C2W_C2W 09 2018 36 12-09-18 15:51

september 2018 | 37 ‘ Je moet toekunnen met minder dan 10 g platina per auto’ ERIC DE VRIES ze beloofden een vertienvoudiging van de capaciteit. Maar na vele jaren onderzoek lijk je qua totale energiedichtheid maar 20 tot 30 % winst te kunnen boeken. En er is nog steeds geen elektrolyt gevonden dat stabiel genoeg is.’ Ben je niet bang dat automobilisten waterstof eng vinden? ‘Naarmate er meer demonstratieprogramma’s komen, raken ze die angst wel kwijt. Persoonlijk zit ik liever op 5 kg waterstof dan op een 100 kWh-lithiumaccu. Een waterstoftank bevat alleen brandstof, om het te verbranden heb je lucht nodig. En waterstof is heel vluchtig. Het enige echt gevaarlijke scenario is dat de tank lek raakt in een tunnel waar het gas niet weg kan. Die accu heeft dezelfde energie-inhoud, maar brandstof en oxidator zitten in dezelfde doos. Als dat in brand vliegt, is er geen blussen aan, je kunt er hooguit zand overheen storten om de schade te beperken.’ Hoe ben je eigenlijk in de elektrochemie terechtgekomen? ‘Dat was compleet toeval. Ik voelde me altijd aangetrokken tot fysische chemie, niet speciaal elektrochemie. Maar op Berkeley kon ik pas halverwege het studiejaar beginnen met mijn promotieonderzoek, en toen waren de meeste projecten al vergeven. Bij elektrochemie stond nog iets open en het onderwerp klonk interessant, dus dat werd het.’ En hoe kwam je in Berkeley terecht? ‘In Duitsland volgde ik een opleiding op hbo-niveau. Ik mocht een half jaar stage lopen bij een bedrijf in het Verenigd Koninkrijk, en ik had het daar echt naar mijn zin. Zodra ik terug kwam, wilde ik terug naar het buitenland. Een vriend wees me op de Fulbright-beurzen. AmerikaansEngels vond ik afschuwelijk klinken, maar ik zag geen andere optie. Ik kreeg zo’n beurs en ik heb die hbo-opleiding niet eens meer afgemaakt. Eerst deed ik een master in Oregon bij Octave Levenspiel, een beetje mijn held op het gebied van reactorkunde. Daarna promoveerde ik op Berkeley en bleef nog even als postdoc. Maar toen moest ik terug naar Duitsland, dat stond in de voorwaarden van Fulbright. Heb je toen maar besloten het bedrijfsleven in te gaan? ‘Op dat moment wilde ik nog op de universiteit blijven. In Ulm leidde ik drie jaar een project met acht promovendi, maar van een habilitatie (in Duitsland een graad hoger dan doctor, red.) zag ik uiteindelijk af. Ik kreeg een aanbod van Opel, dat samen met General Motors werkte aan brandstofcellen. De materialen ontwikkelden ze vooral in de VS; in het eerste jaar reisde ik om de drie weken heen en weer, toen eiste ik daar een permanente plek op. Na tien jaar was ik toe aan frisse wind. Ik stapte over naar Acta, een Italiaanse startup die brandstofcellen voedde met ethanol. Na een jaar had ik door dat het... nou ja, het was er fantastisch, maar wetenschappelijk werd het een lastig verhaal. Daarna wist ik even niet meer wat ik wilde, het lab of de industrie. Ik kon een jaar terecht bij het MIT en intussen solliciteerde ik bij alle mogelijke universiteiten. En toen kwam het telefoontje uit München.’ Tot slot, wanneer worden waterstofauto’s echt gemeengoed? ‘Moeilijke vraag. Het heeft vooral met politiek te maken. Er waren altijd twee drijfveren. In de VS wilden ze niet afhankelijk zijn van olie-import, en dankzij schaliegas is dat opgelost. In Europa ging het om klimaatverandering, maar in tijden van crisis maken mensen zich daar niet zo druk over. De machthebbers moeten er zelf last van krijgen, denk ik. Dat zie je nu alleen in China. In de VS lijden ze niet onder klimaatverandering of NOx, in Europa ook niet. Maar als je rijk bent en in Peking of Shanghai wilt gaan wonen, dan wil je daar wel frisse lucht inademen. Ik hoop en verwacht dat China de enige plek zal zijn waar iets gaat veranderen. En dat is een gigantische markt met een enorm potentieel om de rest van de wereld te beïnvloeden. Als ze daar zeggen dat ze geen benzine of diesel meer willen, hebben Duitse toeleveranciers ook geen keus.’ PROGRAMME • Share the latest scientifi c breakthroughs in the chemical and molecular sciences • Connect with over 1500 fellow chemists from all disciplines • Attend the focus sessions and workshops organised by the KNCV and others • Award ceremony with the KNCV Gold Medal, NWO Athena Prize, Gouden KIEM and the Topsector Chemistry Student Competition 3 - 5 DECEMBER 2018 VELDHOVEN PLENARY SPEAKERS Jason Chin (University of Cambridge) A highly esteemed scientist in the fi eld of Chemistry and Chemical Biology. Pioneered the development and application of methods for reprogramming the genetic code of living organisms. Paula Hammond (MIT) Generates functional materials with highly controlled architecture. Recipient of many awards including the 2014 AIChE Alpha Chi Sigma Award for Chemical Engineering Research. Pieternel Levelt (KNMI, TU Delft) Head climate observations KNMI, Scientifi c initiator of the TROPOMI instrument and Principal Investigator of the OMI instrument on NASA’s EOS-Aura satellite. Kevin Plaxco (UC Santa Barbara) Focusses on protein folding and its many and varied engineering applications. Recognized by Thomson Reuters as one of the most highly cited chemists of the prior decade. Bert Weckhuysen (Utrecht University) Renowned for the development of in-situ and operando spectroscopy for studying catalytic solids under realistic conditions. Received several research awards, including the International Catalysis Award, NWO Spinoza Prize and the Kozo Tanabe Prize. PARTNERS FULL OVERVIEW OF THE STATE OF ART IN CHEMISTRY CONNECTING OVER 1.500 CHEMICAL SCIENTISTS FROM ALL DISCIPLINES WWW.NWOCHAINS.NL CHEMISTRY FOR THE FUTURE Deadline Early Bird 1 October 2018 NWO Chains18 _ Advertentie A4 staand (Chemisch2Weekblad)_defv2.indd 1 31-08-18 17:51 C2W_C2W 09 2018 37 12-09-18 15:51

www.cls-services.nl recruitment, selection and secondment in chemistry | pharma | biotech | food | feed CLS Services CHEMISTRY OF CONNECTING PEOPLE TESTING TECHNICIAN DSM ENGINEERING PLASTICS - GELEEN Being a global science-based company, Royal DSM is active in health, nutrition and materials. Driving economic prosperity, environmental progress and social advances by connecting its unique competences in Life Siences and Material Sciences. Resulting in the deliverance of innovative and sustainable solutions that nourish, protect and improve performance in global markets. In the operation unit testing, DSM is looking for a Testing Technician with a strong individual contribution to group efforts. You will be responsible for all daily related lab tasks from practical management, execution, evaluation, reporting and development of jobs to managing, guiding and coaching a small team. Besides aiming for improvement of your team, you also have a real customer oriented attitude, investigating and anticipating customers’ needs. Interested to know more about this position? Then visit www.cls-services.nl?vac=A1800088 for more information. EXPLOSIEVEILIGE VACUÜM POMPEN VOOR LABORATORIA NIEUW POMPKOP MATERIAAL VOOR DE KNF LABOPORT® FT MEMBRAANPOMP Nederland: KNF Verder b.v. Tel. +31 (0)30-6779240 [email protected] www.knf-verder.nl Belgie: KNF Verder n.v. Tel. +32 (0)3-8719624 [email protected] www.knf.be ■■ ATEX II 2G IIB+H2 T3X, voor interne atmosfeer ■■ Hoge chemische bestendigheid door TFMTM PTFE pompkop materiaal ■■ 100% zuiver transport ■■ Onderhoudsvrij ■■ Eindvacuüm 8 mbar abs. ■■ Capaciteit 10, 20 en 34 Nl/min. ■■ Hoge gasdichtheid ■■ Laag geluidsniveau Bezoek ons op de WoTS in Utrecht, stand 07.A110 019-KN-18_Adv_190x123mm.indd 1 15-08-18 11:16 advertentie advertentie C2W_C2W 09 2018 38 12-09-18 15:51

Veilig en nauwkeurig poeders afwegen. ExcelPlus Safechange cabinet van BIgneat. • Ook geschikt voor microbalansen (6 decimalen) • Absoluut veilig filters wisselen • Double layer HEPA of ULPA filtratie en CARBON optie • Zeer goed ontvangen in de Pharma- ChemischeNanoparticle industrie Standnummer WOTS: 7B109 Leverancier in de Benelux: BCON Instruments B.V. T: +31 166 654008 E: [email protected] W: www.bcon-instruments.nl BETABANEN.nl is de vacaturesite voor hoogopgeleide technici en andere bèta’s DE BESTE BANEN VOOR BÈTA’S. Op BETABANEN.nl vind je banen in techniek, (bio)chemie en procestechnologie en de maritieme sector. Van researchers tot commercieel medewerkers, van chemici tot bètadocenten, van labmedewerkers tot ingenieurs, en van starter tot leidinggevende functies. Op de grote jobboards raak je vaak de weg kwijt in een oerwoud van aanbod. Bij BETABANEN.nl vind je alleen actuele vacatures die binnen jouw domein vallen, een snel en helder zoek lter en de e-mailservice op maat. Maak voor meer gemak een zoekpro el aan en ontvang wekelijks een vacaturemail met de banen die aan jouw persoonlijke zoekpro el voldoen. Ga naar www.betabanen.nl/accountaanmaken. Betabanen_stopper_190x123_012018.indd 1 09-01-18 11:52 advertentie advertentie C2W_C2W 09 2018 39 12-09-18 15:51

advertentie Scientific / Metrology Instruments Scanning Electron Microscope JSM-IT200 High performance SEM with faster and easier analysis ■ Observation - seamless transition from optical to SEM image - ■ Element / Spectrum display - Live EDS Analysis - ■ Data management button - Smile View™ Lab - www.jeolbenelux.com Solutions for Innovation C2W_C2W 09 2018 40 Naamloos.indd 1 12-09-18 15:51 10-09-18 12:40

september 2018 | 41 Inhoud Labtechnologie Kijk om je heen 4.0 43 Hoe bouw je een lab? 56 Miniröntgenkanon in de maak 58 Massaspectrometrie Cellen verbranden voor kennis 46 Duurzaamheid Riool als goudmijn 48 Fotonica Spotlight op kanker 51 Toxicologie Paffen in het lab 52 Receptomics Glasplaatje met voelsprieten 55 Fysische chemie Krachten meten met één molecuul 61 Labtechnology 66 Labtechnologie CANSTOCKPHOTO/SMUAY C2W_C2W 09 2018 41 12-09-18 15:51

* Alexa Fluor and Pacific Blue are registered trademarks of Molecular Probes, Inc. YOUR TRUE COLOR with CytoFLEX LX DARE TO EXPLORE Unleash Your True Potential. Scientific rebels find ways to push boundaries, going beyond what’s being deemed impossible. The CytoFLEX LX Flow Cytometer has done just that. Available with up to six lasers and 21-color detections…and now, with the new UV option all packaged into one benchtop system. Your research just got more interesting! http://discover.beckman.eu/cytoflex-lx-uv *For Research Use Only. Not for use in diagnostic procedures. © 2017 Beckman Coulter, Inc. All rights reserved. Beckman Coulter, the stylized logo, and the Beckman Coulter product and service marks mentioned herein are trademarks or registered trademarks of Beckman Coulter, Inc. in the United States and other countries. For Beckman Coulter’s worldwide o‘ce locations and phone numbers, please visit “Contact Us” at beckman.com 2017-EMEAI-FLOWC-CM0016-1610 C2W_C2W 09 2018 42 12-09-18 15:51

september 2018 | 43 ‘Ik hoop dat bezoekers beter dan ooit plannen wat ze willen zien tijdens de WoTS. Het is zó groot’, begint Derk Wilten, directeur van Synchron in Etten-Leur. En ook Paul Petersen, directeur van organisator FHI, benadrukt dat je als bezoeker goed voorbereid moet zijn om de World of Technology & Science, zoals de beurs voluit heet, te ervaren zoals hij is bedoeld. Buurten Inderdaad is de WoTS groter dan ooit, zeker qua verscheidenheid. Ooit beperkte de beurs zich tot laboratoriumtechniek, industriële automatisering en elektronica. Maar in 2012 kwam de aandrijftechniek erbij, en vanaf dit jaar gaat ook de procesapparatuurbeurs Industrial Processing volledig in de WoTS-organisatie op. Bezoekers die dat willen, moeten het ook echt als één geheel kunnen ervaren. Wie goed naar de beursplattegrond kijkt, ziet er een zekere logica in. ‘Vroeger had je werktuigbouwkundigen die met aandrijftechniek bezig waren, en laboranten die enkel met pipetten werkten’, stelt Petersen. ‘Nu zie je een integratie van technieken, die samengaat met integratie van functies. De overlap tussen industriële automatisering en labanalysetechnieken is een goed voor - beeld.’ Er is nog steeds een bewegwijzerde lab highway die rechtstreeks van de ingang naar het laboratoriumgedeelte voert. Maar wie halverwege rechtsaf durft te slaan, staat meteen tussen de industriële sensoren. En loop je even verder in die richting, dan vind je achtereenvolgens de procestechniek, de werktuigbouw en de elek - tronica. Als bouwer van labrobots gaat Wilten zeker even buurten bij de industriële automatiseerders. Al is het een heel ander vakgebied. ‘In het lab werk je kleinschalig, met robots die vaak verschillende handelingen kunnen verrichten. Robots in de auto-industrie verrichten vaak maar één handeling, maar de snelheden daar kun je je niet voorstellen. In het lab zouden de vloeistoffen over de rand heen vliegen.’ Wilten wil zijn licht opsteken bij Industrie 4.0, de integratie van apparatuur, internet en de cloud die processen veel intelligenter moet maken. Hij betreurt een beetje dat dat in het lab minder hard gaat dan elders. ‘Ik sta bijvoorbeeld helemaal achter voorspellend onderhoud, dus ingrijpen op het moment dat sensoren aangeven dat er iets kapot dreigt te gaan.’ Voor wie niet actief betrokken is bij productontwikkeling, zijn die andere werelden wellicht minder boeiend. ‘Het is interessant te zien dat de WoTS meerdere type bezoekers aantrekt’, vertelt Nevanda van den Broek, sales manager bij Eppendorf Nederland. ‘Wij zien geregeld bezoekers die voor de andere ‘werelden’ komen en logisch niet direct aansluiting vinden op wat wij te bieden hebben.’ Monitoring Wat betreft productinnovatie valt er ook bij Eppendorf voldoende te beleven. Deze WoTS staat de presentatie in het teken van VisioNize, een softwarepakket dat laboratoriumapparatuur koppelt aan een netwerk om centrale monitoring en datamanagement mogelijk te maken, via een vaste pc of een VisioNize go-app. Zo kun je nachtelijke experimenten vanuit huis volgen. Daarnaast is de epMotion 5075t NGS solution te zien, een pipetteeroplossing die bij next generation sequencing de uiterst bewerkelijke samplevoorbereiding vergemakkelijkt. ‘Het andere WoTS-publiek mag er gerust een aansporing in zien om ook eens in de labwereld te gaan kijken’, besluit Van den Broek.  De beurs World of Technology & Science 2018 vindt plaats 2 tot en met 5 oktober in Utrecht. Kijk voor meer informatie en aanmelden op www.wots.nl. Begin oktober kun je tijdens WoTS vijf worlds of technology and sciences tegelijk bezoeken. En kijk vooral om je heen, want de overlap wordt steeds groter. Kijk om je heen 4.0 ‘ Je ziet een integratie van technieken en functies’ 10_CREDIT Arjen Dijkgraaf Labtechnologie Labtechnologie C2W_C2W 09 2018 43 12-09-18 15:51

advertentie advertentie Innovative tools for reliable & effi cient chromatography Watercol™ GC Columns • Reliable & reproducible water determination with GC • Analyze trace levels of water and organics simultaneously • Accurately measure water content in petroleum, alcohols and more • Allow to inject aqueous samples SigmaAldrich.com/watercol Ascentis® Express UHPLC & HPLC Columns • Faster on any HPLC system • Highly effi cient Fused-Core® particles • 3 particle sizes available: 2, 2.7 & 5 µm • 10 selectivity choices for optimal methods SigmaAldrich.com/express Brighter Separations Visit us at SigmaAldrich.com/brighter The life science business of Merck operates as MilliporeSigma in the U.S. and Canada. © 2018 Merck KGaA, Darmstadt, Germany and/or its affi liates. All Rights Reserved. Merck, the vibrant M, Supelco, Ascentis and Watercol are trademarks of Merck KGaA, Darmstadt, Germany or its affi liates. Fused-Core is a trademark of Advanced Materials Technology Inc. (AMT). All other trademarks are the property of their respective owners. Detailed information on trademarks is available via publicly accessible resources. 2018 - 12953 07/2018 2018 - 13943 - Brighter Separations - Print ad_v4.indd 1 30/07/18 10:24 AM GREENDUTCHUL EM T BR R AC A ING F T R HE E BLU E E ZING ECONOMY Zelfs met onze meer dan 30-jarige ervaring* presenteren wij trots onze nieuwe ‘groene’ verticale ULT-vriezers VF475 en VF720 (optioneel met Vacuum Insulated Panels VF500VIP en VF750VIP). Dat we niet over één nacht ijs zijn gegaan tonen we graag op de beurs of in onze showroom. Vanaf 2019 zijn overigens al onze vriezers voorzien van Green Dutch Ultra Freezing technology. RACKS RACKS 576 384 Capillair CO2 nood koelingssysteem ‘One movement’ handel met cilinderslot Uitgebreide (online) alarmfuncties Volledig web based touchscreen met iFreeze technology en meer (optionele) functies Kantoor en productie Laurent Janssensstraat 105 5048 AR Tilburg Showroom en testfaciliteit Gebroeders Salastraat 40 5048 AL Tilburg T +31 13 750 15 55 F +31 13 463 86 35 [email protected] www.snijderslabs.com VF750-86G VF500-86G VF720-86G VF475-86G Bezoek ons op de WOTS hal 7 / stand B024 *Al onze producten worden ontwikkeld en geproduceerd in Tilburg, Nederland www.vaisala.com [email protected] Vaisala PEROXCAP® HPP272 Intelligent 3-in-1 Measurement Probe for Bio-decontamination Processes with Vaporized H2O2 Superior long-term stability and repeatability Traceable calibration certificate Corrosion-resistant stainless steel housing (IP65) Compatible with Indigo Output Transmitters when preferred NEW! VIM-EMEA-BEN-H2O2-EN-Ad-190x123.indd 1 8.9.2017 14.33 See you at WoTS 2018 stand # 8C064 C2W_C2W 09 2018 44 12-09-18 15:51

advertentie advertentie Innovative tools for reliable & effi cient chromatography Watercol™ GC Columns • Reliable & reproducible water determination with GC • Analyze trace levels of water and organics simultaneously • Accurately measure water content in petroleum, alcohols and more • Allow to inject aqueous samples SigmaAldrich.com/watercol Ascentis® Express UHPLC & HPLC Columns • Faster on any HPLC system • Highly effi cient Fused-Core® particles • 3 particle sizes available: 2, 2.7 & 5 µm • 10 selectivity choices for optimal methods SigmaAldrich.com/express Brighter Separations Visit us at SigmaAldrich.com/brighter The life science business of Merck operates as MilliporeSigma in the U.S. and Canada. © 2018 Merck KGaA, Darmstadt, Germany and/or its affi liates. All Rights Reserved. Merck, the vibrant M, Supelco, Ascentis and Watercol are trademarks of Merck KGaA, Darmstadt, Germany or its affi liates. Fused-Core is a trademark of Advanced Materials Technology Inc. (AMT). All other trademarks are the property of their respective owners. Detailed information on trademarks is available via publicly accessible resources. 2018 - 12953 07/2018 2018 - 13943 - Brighter Separations - Print ad_v4.indd 1 30/07/18 10:24 AM C2W_C2W 09 2018 45 12-09-18 15:51

46 | september 2018 Waarom zou je cellen blootstellen aan omstandigheden die lijken op het oppervlak van de zon? De groeiende populariteit van de elementanalyse ICP-MS (inductief gekoppelde plasma-massaspectrometrie) om cellen te identiceren, oogt op het eerste gezicht vreemd. De techniek begint namelijk met ionisatie in een helse plasmatoorts. Maar de crux zit in de stappen ervoor. Eerst stel je cellen bloot aan een cocktail van antilichamen, waarbij aan elk speciek antilichaam een ander metaal is gekoppeld: antilichaam A draagt bijvoorbeeld terbium, antilichaam B europium, C dysprosium, enzovoort. Vervolgens vernevelt en ioniseert een owcytometer de cellen stuk voor stuk. De cel verdampt en de detectie van metalen verraadt welke antilichamen gebonden zitten en daarmee allerlei celeigenschappen. Ziedaar in kort bestek het idee achter massacytometrie, ofwel cytometry by time-of-ight (CyTOF), een techniek die sinds de uitvinding in 2009 in rap tempo laboratoria verovert. Tientallen eigenschappen ‘Ik zag de eerste CyTOF-publicaties in 2010 en dacht: als dit werkt, dan is het echt revolutionair’, zegt hoogleraar immunologie Frits Koning, werkzaam bij het Leids Universitair Medisch Centrum. ‘Je kunt er complete immunologische celpopulaties gedetailleerd mee in kaart brengen, plus de functionaliteit en de relatie met ziektes.’ In 2012 werd zijn aanvraag voor aanschaf van een CyTOF-apparaat gehonoreerd, en de levering in 2013 viel samen met de aanstelling van promovendus Vincent van Unen. ‘We kunnen in een uur tijd miljoenen cellen stuk voor stuk doormeten op dertig à veertig verschillende eiwitten, die iets vertellen over de identiteit van een cel’, vertelt Van Unen. De gangbare techniek tot nu toe was owcytometrie op basis van uorescentie. ‘Daarmee konden we hooguit tien à twaalf eigenschappen tegelijk in kaart brengen.’ Op die manier zie je maar een fractie, want ons immuunsysteem is een groot netwerk met verschillende takken van witte bloedcellen. Je hebt alleen al zes antilichamen nodig om een enkele tak in beeld te brengen, aldus Van Unen, en dan heb je niet veel mogelijkheden meer om activatie- en differentiatiestatussen te bepalen. Tijdens zijn promotie keek Van Unen vooral naar darmweefsel bij chronische darmziektes als coeliakie en de ziekte van Crohn. ‘CyTOF heeft echt nieuwe inzichten gegenereerd. Zo blijkt dat niet één tak van het immuunsysteem bij ziekte ontspoort, maar dat er verschuivingen te zien zijn door het hele netwerk.’ De onderzoekers vermoeden dat die cellen onderling communiceren en zo de ontsteking in stand houden. Van Unen: ‘Zoiets kun je alleen op het spoor komen als je alle immuuncellen tegelijkertijd in kaart brengt. In plaats dat we zoeken naar de speld in de hooiberg, brengen we nu eerst de hele hooiberg in kaart, en de software vertelt ons waar de naalden liggen.’ Koning ziet CyTOF als een discovery tool: het levert nieuwe vragen en hypotheses. Je ontdekt dingen waarvan je niet wist dat ze bestonden. ‘Zo zie je subsets van immuuncellen die we nog niet eerder in beeld kregen; zeldzame cellen die maar 0,1 % uitmaken van de populatie. Er komt in de immunologie steeds meer aandacht voor zulke zeldzame subgroepen, want er zijn aanwijzingen dat ze een belangrijke aansturende rol spelen, met name in weefsel.’ Opensourcesoftware Data-analyse ontwikkelen vormde een belangrijk onderdeel van Van Unens promotie, herinnert Koning zich. ‘Vincent besteedde eerst negen maanden aan cellen meten, vervolgens zat hij zes maanden achter zijn computer om de data te analyseren.’ Zoveel tijd kostte een grondige analyse van 5,2 miljoen cellen met 32 markers toen nog, nu kan het drie keer zo snel. Je kijkt in feite naar miljoenen cellen in 32 verschillende dimensies. ‘Vincent heeft veel tijd gestoken in statistische analysetools ontwikkelen en data visualiseren. Want visualisatie is de manier om CyTOF data begrijpelijk te maken. Kleurrijke gra- eken met puntenwolken laten zien hoe het immuunsysteem uiteenvalt in verschillende celsoorten en subgroepen.’ Massacytometrie combineert oude analysetechnologie tot een nieuw instrument. Immunologen kunnen inmiddels niet meer zonder, en ook andere disciplines zien mogelijkheden om er complexe weefsels mee te bestuderen. Cellen verbranden voor kennis ‘ Je kunt er complete celpopulaties mee in kaart brengen’ Massaspectrometrie Arno van ’t Hoog C2W_C2W 09 2018 46 12-09-18 15:52

september 2018 | 47 Van Unens onderzoek en samenwerking met de Delftse groepen van Thomas Höllt en Boudewijn Lelieveldt hebben geleid tot de opensourcesoftware Cytosplore. Van Unen: ‘Dat programma is heel gebruiksvriendelijk. Je kunt eenvoudig CyTOFdata inlezen en de algoritmes toepassen.’ Onder zoekers met minder CyTOF- en programmeerervaring maken er dankbaar gebruik van. In theorie zou je volgens Koning honderd verschillende antilichamen kunnen labelen. De immunologie komt echter metalen te kort om de diversiteit van het imuunsysteem in kaart te kunnen brengen. In de praktijk zijn er nu maar zo’n 42 metalen beschikbaar. Van Unen: ‘Als je nieuwe metaallabels wilt toepassen, heb je twee obstakels. Ten eerste moeten de metalen isotopisch zuiver zijn. Ten tweede zit er een uitdaging in de chemie die metalen aan antilichamen koppelt.’ Hartregeneratie Massacytometrie trekt ook aandacht van andere onderzoeksvelden. ‘De techniek vindt nu vooral toepassing in immunologisch onderzoek, maar ik hoop dat ze uiteindelijk ook is te gebruiken voor onderzoek naar hartregeneratie’, zegt Jop van Berlo, assistant professor bij The Stem Cell Institute en Lillehei Heart Institute van de University of Minnesota. ‘De kracht van CyTOF is dat het veel meer informatie kan geven over cellen in complexe weefsels. Mijn belangrijkste hindernis was dat een goede methode ontbrak om te bepalen welke cellen allemaal bijdragen aan hartregeneratie. Er was geen makkelijke manier om vermenigvuldigend DNA te labelen, bijvoorbeeld in een muis.’ Een collega van Van Berlo, chemicus Valerie Pierre, kende wel een aantal chemische bouwstenen om zo’n label te construeren. Ze ontwikkelden een tweestapmethode, waarover Van Berlo en collega’s onlangs publiceerden in Scientic Reports. Eerst krijgen cellen een synthetische DNA-bouwsteen aangeboden: ethynyldeoxyuridine (EDU). Vervolgens koppel je via klikchemie een terbium-azide probe (DOTA) aan EDU. DNA label je zo met terbium en de massacytometer kan vervolgens laten zien of een cel recentelijk is gevormd. Van Berlo: ‘De kracht van de probe is dat hij verschillende lanthaniden kan cheleren. We hebben in eerste instantie terbium gebruikt, omdat het maar een isotoop heeft en relatief goedkoop is. Maar je kunt een ander lanthanide kiezen als dat beter past, afhankelijk van de metalen die je al gebruikt in de antilichamen.’ Een van de belangrijkste vragen rond hartgeneratie is volgens Van Berlo in welke mate zich nieuwe cellen vormen. ‘Ik hoop dat we met deze techniek dat soort vragen kunnen gaan beantwoorden. We weten nog niet of nieuwe hartcellen afkomstig zijn van delende hartspiercellen of van stamcellen. Op dit moment volgen onderzoekers een enkel celtype en negeren ze alle andere celsoorten. Met CyTOF kun je veel breder gaan kijken en het hele landschap in kaart brengen.’ De data-analyse kan nu drie keer zo snel  Kijk voor de opensourcesoftware Cytosplore op www.cytosplore.org. Labtechnologie DANA FARBER CANCER INSTITUTE/LONGWOOD MEDICAL AREA MASS CYTOMETRY CORE C2W_C2W 09 2018 47 12-09-18 15:52

48 | september 2018 ‘De onderzoekswereld is al lang bezig met water, energie en componenten terugwinnen uit afvalwater’, zegt Kees Roest, de senior onderzoeker die in 2008 aan de wieg stond van het afvalwateronderzoek bij KWR in Nieuwegein. ‘Al in 1995 richtten drinkwaterbedrijven een organisatie op om reststoffen te beheren, Aqua Minerals. De terugwinning van reststoffen komt nu in een stroomversnelling.’ Dat komt door groeiende nadruk op de circulaire economie én doordat terugwinning inmiddels rendabel kan zijn. Roest noemt een aantal voorbeelden. ‘Struviet, ofwel urinesteen, gericht laten vormen, scheelt zo veel onderhoudskosten aan de installatie dat het proces rendabel is. In Zwolle is een rioolwaterzuiveringsinstallatie die biogas voor de eigen installatie maakt en daarmee ook stroom voor vierhonderd huishoudens produceert.’ Dan is er nog de weg in het Amsterdamse IJburg die geasfalteerd is met cellulose uit gerecycled toiletpapier als geluidsreducerende laag. En in Ede hergebruikt een pilotinstallatie cellulose uit het eigen proces door er actieve kool van te maken die medicijnresten uit het afvalwater afvangt. Nereus Eind juni kwam daar in Rotterdam de Nereus-pilotinstallatie bij, die onderdeel is van het Europese Nereus-project. Die installatie haalt met ltering, elektrocoagulatie, twee-stappen membraanltratie, vergisting, pyrolyse en omgekeerde osmose alles uit de kast om onder meer actieve kool, energie en water te winnen. ‘We combineren verschillende technologieën die elders nog niet operationeel zijn’, zegt Sigrid Scherrenberg, teammanager process & technology R&D bij Evides Industriewater. Dat bedrijf leidt het project, dat in 2017 startte en doorloopt tot eind 2020. Het werkt hierin actief samen met diverse organisaties, waaronder de Vlaamse onderzoeksinstelling VITO. Elektrocoagulatie, waarbij opgeloste ijzeren aluminiumdeeltjes zich aan organische deeltjes binden, is bekend uit de industriële afvalwaterzuivering, maar vindt nog niet plaats bij huishoudelijk afvalwater. Via vlokvorming haalt de installatie organische stof uit het proces. Scherrenberg: ‘De membraanltratie is bijvoorbeeld niet nieuw, maar de nanolaag-voor-nanolaag geproduceerde polymere membranen die wij toepassen zijn dat wel.’ De laagjes stoten de ene stof af, terwijl ze de andere selectief doorlaten. Nereus scheidt er in twee stromen stikstof en fosfaat mee. ‘Daardoor ontstaat een stroom met een hogere concentratie die terugwinning van fosfaat en ammonium vergemakkelijkt.’ Net als in Ede past ook Nereus pyrolyse toe om uit cellulose actieve kool voor het eigen proces te maken. ‘Toepassing in het eigen proces is een eerste, logische stap, voordat zeer zuivere productie voor markttoepassingen eventueel aan de orde komt. Omzetting van cellulose naar suikers als voeding voor bacteriën in ons proces ook mogelijk’, vertelt Scherrenberg. Dankzij omgekeerde osmose levert de Nereus-installatie schoon water op. ‘Dat dient als irrigatiewater voor een urban farm vlak bij de installatie’, meldt Scherrenberg. Helemaal klaar is Nereus nog niet, geeft ze aan. ‘We willen de installatie nog uitbreiden met algen die ammonium opnemen. Die biomassa kunnen we mogelijk nuttig gebruiken. Daarvoor hebben we een brakwateralg op het oog. We hopen daarmee de groei van andere, ongewenste micro-organismes te minimaliseren.’ Compact proces In de Griekse mythologie is Nereus de vader van de waternimf Nereda. Maar in de Nederlandse waterbehandeling was Nereda er vóór de watergod Nereus. Riool als goudmijn ‘ De terugwinning komt in een stroomversnelling’ Duurzaamheid Leendert van der Ent Bij rioolwaterzuivering staat tegenwoordig de circulaire gedachte centraal, ofwel ketens sluiten en eruit halen wat erin zit. En er zit letterlijk en figuurlijk goud in ons rioolwater. CANSTOCKPHOTO/CHALABALA C2W_C2W 09 2018 48 12-09-18 15:52

september 2018 | 49 Nereda staat voor de waterzuiveringstechnologie die Mark van Loosdrecht en Merle de Kreuk in samenwerking met Haskoning DHV aan de Technische Universiteit Delft ontwikkelden en die een revolutie in afvalwaterzuivering ontketende. In 2012 werd de eerste Nereda-installatie in Epe in gebruik genomen. Inmiddels zijn er in Nederland zeven installaties operationeel en vindt de technologie ook wereldwijd steeds vaker toepassing. Zo bouwt Nereda momenteel in Dublin een grote installatie. De Kreuk hield op 23 mei haar inaugurele rede als hoogleraar milieutechnologie in Delft. Volgens haar is het succes te danken aan de compactheid van het proces. Er is minder investering, minder grondgebruik en minder energie nodig voor hetzelfde zuiveringsresultaat. ‘Conventionele afvalwaterzuiveringsinstallaties gebruiken vlokken met bacteriën die met behulp van zuurstof afvalstoffen afbreken. Wij laten de bacteriën korrels vormen, waarin een efciëntere omzetting plaatsvindt. De korrels bezinken ook makkelijker en sneller. Daardoor zijn geen grote nabezinktanks meer nodig; alles gebeurt in één reactor.’ Wat is nu de link van dit proces met winnen uit water? De Kreuk: ‘De korrels bestaan uit polymeren, alginate like exopolymers, die de bacteriën als hun huisje bouwen. Die polymeren kun je oogsten. Ze hebben talloze mooie toepassingen: in waterafstotende of brandvertragende coatings, om beton langzaam uit te harden of als verdikkingsmiddel in verf.’ (Zie ook nummer 4 2017 over de Delftse spin-off Slimy Green Stuff). Dat Nereda goed werkt, maakt het wereldwijde succes duidelijk. Maar hoe het precies werkt, weten ook de geestelijke ouders in Delft nog niet. De Kreuk: ‘Welke microorganismes allemaal een rol spelen in de afbraak van de zwevende deeltjes en wat de rol hiervan is op de nutriëntenverwijdering in de korrels, is nog onbekend. Op dit moment onderzoeken we die vragen, bijvoorbeeld met MRI om niet-destructief en realtime te kunnen bepalen wat er gebeurt.’ Uiteindelijk blijft er na de afvalwaterzuivering een slibfractie over die je kunt vergisten. Daarbij zet je de organische stof uit dat slib om in methaan. Wat dan nog over is, verbrand je in de regel. Een beter begrip van de vergistingsprocessen kan een verhoogde afbraak van biomassa, een hogere opbrengst aan biogas of winning van andere organische verbindingen opleveren. ‘Er is nog veel winst te behalen’, concludeert De Kreuk. ‘We zouden bacteriën in het proces willen stimuleren die de juiste enzymen aanmaken voor verhoogde omzetting van het slib. Je zou in eerdere stappen vetzuren kunnen winnen om bioplastics te produceren. De mogelijkheden zijn enorm.’ Regelgeving Waar de waterwereld al onderweg is, moet de wetgever de stap van een lineaire naar een circulaire economie nog maken. Hergebruik uit afvalstromen is in veel gevallen niet zomaar toegestaan. Wetgevers staan open voor aanpassing, maar dat kost tijd. Roest: ‘Een van de veelbelovende processen waarbij nog vragen zijn rondom de regelgeving en de publieke perceptie is power-to-protein. Hierbij sluit je de stikstofketen door stikstof uit afvalwater direct op te werken tot microbieel eiwit, dat als veevoer zou kunnen dienen.’ Het streven is een zo projtelijk en hoogwaardig mogelijke inzet van teruggewonnen stoffen. Vaak zal dat uitkomen op een uitgekiende combinatie van energie en componenten, geeft Roest aan. ‘Het helpt dat de prijs van fosfaat en andere grondstoffen stijgt. In theorie zijn er veel positieve businesscases mogelijk. Onlangs analyseerde KWR de concentraties van 66 elementen in de waterketen. Momenteel onderzoeken we de terugwinning van verschillende metalen, zoals koper, zink, goud en palladium. Zo is er voor tonnen euro’s aan goud uit afvalwater te winnen.’ ‘ Er zijn geen grote nabezinktanks meer nodig’  Op de beurs World of Technology & Science 2018 geeft Sigrid Scherrenberg op 3 oktober de lezing The value of waste water. Kees Roest spreekt dan over Resource recovery from (waste) water: Innovative applied research. Kijk voor meer informatie en aanmelden op www.wots.nl. Labtechnologie C2W_C2W 09 2018 49 12-09-18 15:52

advertentie WE PROTECT Kiyon handschoenkasten www.laser2000.nl | +31(0)297-266 191 • 3 jaar garantie • touch panel software • solvents bestendige sensoren • custom systemen voor geringe meerprijs C2W_C2W 09 2018 50 12-09-18 15:52