spacer.png, 0 kB
Volg Cursor via Twitter Volg Cursor via Facebook Cursor RSS feed
spacer.png, 0 kB

spacer.png, 0 kB
Cursor in PDF formaatCursor als PDF
Special Cursor 50 jaarSpecial Cursor 50 jaar
PrintE-mail Tweet dit artikel Deel dit artikel op Facebook
Distinguished professor Samuel Stupp:
“Ik wil kunnen ingrijpen in de wereld”
Hij kwam al enige jaren geregeld aan de TU/e, maar de komende jaren hebben zijn bezoekjes een iets formeler karakter: prof.dr. Samuel Stupp is afgelopen zomer namelijk benoemd tot ‘distinguished professor’. Deze bijzondere aanstelling loopt tot de zomer van 2013. In deze periode brengt de Amerikaanse hoogleraar jaarlijks minstens een week in Eindhoven door met het geven van voordrachten voor de wetenschappelijke staf en masterstudenten vanuit het Instituut voor Complexe Moleculaire Systemen (ICMS) en de faculteit Biomedische Technologie.
Distinguished professor Stupp tijdens zijn lezing bij het ICMS. Foto: Bart van Overbeeke

Vooruitlopend op zijn aanstelling tot hoogleraar ontving Stupp in april 2009 uit handen van zijn wetenschappelijke vriend prof.dr. Bert Meijer al een eredoctoraat. Stupp leerde Meijer, hoogleraar aan de TU/e-faculteiten Biomedische Technologie en Scheikundige Technologie en wetenschappelijk directeur van het ICMS, in de jaren negentig kennen. “Dat was vlak nadat Bert in Eindhoven was komen werken. Het klikte al snel tussen ons, ook omdat we geïnteresseerd zijn in dezelfde onderwerpen. We houden ons allebei bezig met supramoleculaire chemie, wat je zou kunnen omschrijven als de chemie van de wisselwerking tussen moleculen. En met die supramoleculaire chemie willen we via moleculaire zelfassemblage functionele materialen maken”, vertelt Stupp. Met andere woorden: Stupp, Meijer en hun vakgenoten willen moleculen maken die uit zichzelf op een bepaalde manier gaan samenklitten (bijvoorbeeld als je ze in een bekerglas bij elkaar voegt) waardoor ze bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden in de geneeskunde. “Veel onderzoekers zijn vooral geïnteresseerd in de prachtige structuren die je kunt maken met speciaal ontworpen moleculen en proberen uit te vinden hoe dat precies werkt. Maar weinigen richten zich ook op de functionaliteit van deze moleculen. Bert en ik doen dat wel, dat vormt een natuurlijke connectie tussen ons.”

Net als Meijer leidt Stupp een interdisciplinair onderzoeksinstituut, aan de Northwestern University in Chicago: het Institute for BioNanotechnology in Medicine. Die naam dekt echter slechts de lading van een deel van Stupps interesses. Het lab van de Amerikaanse duizendpoot doet namelijk ook onderzoek naar zonnecellen. Stupp: “Het energieprobleem is heel ernstig en energie is uiteraard essentieel voor ons welzijn op deze planeet. Daarom houdt een deel van mijn onderzoeksgroep zich ook met zonnecellen bezig.”

De verbindende factor tussen zijn medische onderzoek en dat naar energiebronnen is wederom het begrip ‘supramoleculaire’ systemen: conglomeraten van kleine of grotere moleculen die onder invloed van relatief zwakke krachten spontaan bijvoorbeeld lange linten of dunne vliezen vormen. Deze spontane ordening levert structuren op die als raamwerk kunnen dienen voor het kunstmatig kweken van spier- of botcellen, maar ze kunnen ook de basis vormen voor nieuwe zonnecellen van zinkoxide. “Supramoleculaire chemie is voor ons een strategie om oplossingen te vinden voor zowel de geneeskunde als het energieprobleem.”

Hoewel Bert Meijer zijn voornaamste contactpersoon is aan de TU/e, onderhoudt de veelzijdige Stupp ook wetenschappelijke relaties met diverse andere Eindhovense kopstukken. “Ik kom hier al jaren en praat dan ook altijd met bijvoorbeeld René Janssen en Dick Broer. En Piet Lemstra ken ik zelfs al veel langer. Maar mijn belangrijkste gesprekspartner was altijd Bert Meijer. Het onderzoeksthema van het ICMS sluit goed aan bij wat ik zelf doe. Het vakgebied van complexe moleculaire systemen komt momenteel echt tot bloei en inspireert veel studenten. Je ziet ook dat wetenschap van vandaag steeds meer gericht is op het begrijpen van complexe systemen. ”

Volgens Stupp is de ultieme complexiteit te vinden in de biologie. Hij ziet biologie dan ook als dé wetenschap van de 21ste eeuw. “Je ziet dat het zwaartepunt van het onderzoek steeds meer naar de biologie verschuift. Toen ik ging studeren was de biologie nog een betrekkelijk passieve discipline, waar het vooral draaide om beschrijven. Biologen hadden nog niet de mogelijkheden om in te grijpen in de wereld zoals scheikundigen dat wel konden. Terwijl ik juist wilde kunnen ingrijpen. Daarom ben ik ook scheikunde gaan studeren en later materiaalkunde. Maar als ik nu opnieuw een studie zou moeten kiezen, zou die keuze een stuk moeilijker zijn.”

Stupp houdt zich allang niet meer alleen bezig met het maken van moleculen. “Ik heb me gestort op de geneeskunde omdat het me vanzelfsprekend nuttig leek mensen die ziek zijn of gewond zijn geraakt te helpen. En daarvoor heb ik veel over biologie moeten leren. De interessantste ontwikkelingen spelen zich nu allemaal af op de grensvlakken tussen chemie, natuurkunde en biologie.”

Niet alleen ontstaat er steeds meer overlap tussen de verschillende wetenschappelijke disciplines, ook de grenzen tussen de werelddelen vervagen. Volgens Stupp is het voor toponderzoekers belangrijk om te beschikken over een uitgebreid internationaal netwerk van mensen met uiteenlopende achtergronden, en niet alleen qua vakgebied. “Cultuur heeft ook invloed op hoe mensen wetenschap beoefenen. In sommige culturen ligt de nadruk op creativiteit, op andere plekken, zoals de Verenigde Staten, ligt de focus heel erg op ondernemerschap. Daar is het te gelde maken van onderzoek, maar ook het maatschappelijk nut ervan, heel belangrijk. En in sommige landen ziet men ‘big science’, met enorme onderzoeksfaciliteiten, als de beste wetenschap. Anderen richten zich juist op ultieme precisie. Waar het op neerkomt, is dat als je geïsoleerd onderzoek doet, je een vertekend beeld krijgt van wat wel en niet belangrijk of mogelijk is. Dat kun je voorkomen door veel te reizen en samen te werken met collega’s uit andere landen. Daarom vind ik mijn aanstelling hier in Eind-hoven ook zo belangrijk.”

De distinguished professor geeft een voorbeeld: enkele weken geleden was de hij nog op bezoek bij een gemeenschappelijke vriend van hem en Bert Meijer in Japan. “Toen hebben we vanuit Tokio nog naar Eindhoven gebeld en met zijn drieën een aantal zaken besproken. Ik vind het erg spannend om zulke contacten te onderhouden met mensen aan de andere kant van de wereld. Ik stel ook bewust mensen uit andere culturen aan in mijn onderzoeksgroep, om zo als het ware een nieuwe cultuur te kweken.”(TJ)/.

 

Het onderzoek van Stupp

Samuel Stupp is een bijzonder veelzijdig wetenschapper. Hij behaalde in 1972 een bachelorgraad in de scheikunde en promoveerde in 1977 als materiaalwetenschapper aan de Northwestern University, Chicago, waar hij sinds 2000 directeur is van het Institute for BioNanotechnology in Medicine. Hij was één van de eersten die zich bezighielden met het ontwerpen van moleculen die zich spontaan ordenen tot functionele structuren in een proces dat zelfassemblage wordt genoemd. In 1993 wist Stupp moleculen te maken die een meerlaags vlies vormen met bijzondere optische kwaliteiten, het eerste uit een reeks vliezen met uiteenlopende eigenschappen. In 2001 kwam zijn lab met zelfgroeiende moleculaire linten, met een doorsnede van minder dan tien nanometer en een lengte van honderden micrometers - een soort nanolinten die vele duizendenkeren langer zijn dan dik, waardoor ze bij uitstek geschikt zijn om gels mee te maken.

Een andere aansprekende vinding is een supramoleculair membraan dat spontaan ontstaat zodra de verschillende bouwstenen hiervoor bij elkaar in oplossing worden gebracht. Deze vliezen vormen een zelfsluitend zakje waarin bijvoorbeeld stamcellen kunnen worden gekweekt. Ook kunnen deze zakjes worden gebruikt als celmembraan van primitieve ‘kunstmatige cellen’, waarmee je meer kunt leren over de werking van lichaamscellen en daarmee wellicht ook over het ontstaan en de ontwikkeling van het eerste leven op aarde.

Ook het energieprobleem gaat Stupp na aan het hart. Eén van zijn vier onderzoeksgroepen probeert daarom supramoleculaire structuren te gebruiken voor het opwekken van zonne-energie. De structuren vormen een raamwerk waarin zinkoxidedeeltjes passen. Dit leidt tot een materiaal met een lichtgevoeligheid die hoger is dan die van andere organische of hybride materialen en is daarmee een kandidaat voor een nieuw type zonnecel.

Stupp richt zich daarnaast ook op directe medische toepassingen. Hij creëerde daarvoor speciale nanovezels, die erg lijken op natuurlijke collageenvezels - het voornaamste bestanddeel van bindweefsel. Door op het oppervlak van deze nanovezels bepaalde signaalmoleculen te plaatsen, kunnen ze bijvoorbeeld stamcellen aanzetten om uit te groeien tot zenuwcellen. Dit lijkt een veelbelovende strategie om beschadigingen aan ruggenmerg te behandelen en daarmee mogelijk verlammingen ongedaan te maken. Op een analoge manier blijkt het inspuiten van de bouwstenen van deze nanovezels in proefmuizen met symptomen van de ziekte van Parkinson een zeer positief effect te hebben. Niet alleen zenuwstamcellen kun je op deze manier activeren, ook de vorming van bloedvaten kan met de nanovezels worden gestimuleerd, zo blijkt uit succesvolle experimenten met muizen. Tot slot zette het Stupp-lab de magische nanovezels ook in voor het herstel van kraakbeen. Dit is met conventionele methoden notoir lastig, maar de nanovezels van Stupp lijken ook voor deze taak zeer geschikt. (TJ)