/Voorpagina /Mensen /Nieuws /Opinie /Cultuur /Studentenleven /Achtergrond /English page /Onderzoek /Reportage /Bestuur /Ruis /Ranzigt /Colofon

/Faculteits Berichten /Vacatures /Mensa /Oude cursors /pdf formaat /TUE /Zoeken:

Jaargang 44, 6 december 2001 Achtergrond

Levenselixers voor in de fabriek Scheikundigen verdringen zich rond het raadsel van het leven Katalyse/Henk Klomp Illustraties/Engel Vrieling Foto's/Bart van Overbeeke Stop mineralen in een reageerbuis en wacht ... Het duurt misschien wel even -om precies te zijn al snel miljarden jaren- maar waarschijnlijk ontstaat dan iets dat je leven kunt noemen. Ooit vormden zich immers slimme clusters van moleculen uit 'dode' materie die zichzelf leerden vermenigvuldigen: de cel. Zelforganisatie en zelfreplicatie van moleculen in de reageerbuis zijn dan ook al een tijdje de heilige graal voor scheikundigen. "Onze huidige chemische industrie", zegt prof.dr. Rutger van Santen, rector magnificus van de TU/e en initiator van de top-onderzoekschool Katalyse, "is primitief als je ziet wat de allersimpelste cel kan. De industrie maakt al snel tien keer zoveel afval als het product waar het om te doen is, de cel nauwelijks. Sommige katalysatoren in de cel werken een miljoen keer preciezer dan de allerbeste kunstmatige. En in de fabriek moet vaak bij hoge temperatuur, druk en zuurgraad worden gewerkt, terwijl de cel al werkt bij kamertemperatuur, normale druk en in neutraal water." Daarom moeten de Nederlandse scheikundigen volgens Van Santen vaker meekijken over de schouders van de moleculair biologen. Sterker nog, de toponderzoekschool Katalyse, goed voor 43 miljoen en een samenwerkingsverband tussen zes universiteiten naast de TU/e, moet terug naar de natuur. Recent kozen de scheikundigen eensgezind voor meer biologisch geïnspireerde chemie. In de school werken zowel organische scheikundigen, ontwerpers van homogene katalysatoren (katalysatoren die gewoon tussen de deeltjes in de gassen en vloeistoffen zitten) als bedenkers van heterogene katalysatoren (katalysatoren in een poeder of op een oppervlakte waaraan deeltjes adsorberen) samen. "Onze droom is een kunstmatige cel", zegt Van Santen. "Belangrijk daarvoor is een 'mal' die zichzelf kan vermenigvuldigen. De mal bepaalt de structuur van kristallen met hele kleine poriën." Bij die kristallen denkt Van Santen vooral aan de poreuze poeders van kiezel (silica) die soms metaaldeeltjes bevatten, de zogeheten zeolieten. Zeolieten -Grieks voor kokende steen- ontlenen hun naam aan het verschijnsel dat ze gaan stomen als je ze opwarmt. Het water dat erin zit, verdampt dan. Zeolieten zijn een soort moleculaire zeven. Ze kunnen alcohol in benzine omzetten, water ontharden, zuurstof en stikstof uit lucht vangen en het octaangetal van benzine opvoeren. "Ze zijn keihard en tegen hitte, hoge druk en zuurgraad bestand", zegt Van Santen. "Daarom zijn ze bruikbaar in fabrieken, maar zitten ze ook in waspoeder. Met goede zeolieten kan de 'stofwisseling' van de maatschappij steeds meer gaan lijken op die van een cel: zuinig en minder vervuilend." Voorsprong Ondertussen hebben scheikundigen en biologen in Eindhoven en Groningen al een voorsprong genomen op de nieuwe wending van de scheikundigen. Ze laten zich inspireren door de natuur bij het maken van mallen. Hard materiaal dat 'zeeft' en vanuit het piepkleine groeit op een mal, maakt de natuur namelijk in overvloed. Botten en schelpen zijn hier voorbeelden van. "Vooral natuurlijk silica is zeer bruikbaar voor de industrie", vertelt dr. Engel Vrieling van de Rijksuniversiteit Groningen. "Dat lijkt veel op nieuwe zeolieten van het zogeheten MCM-type. Het natuurlijke silica is superieur aan wat de mens kan maken: de poriën, groeven en kanalen zijn veel regelmatiger. Bovendien maakt de natuur 'zeven' met poriën uiteenlopend van enkele nanometers tot micrometers. De industrie komt met een ingewikkeld geheim recept niet verder dan één type met poriën tussen één en acht nanometer." Silica (chemische formule SiO2) is het hoofdbestanddeel van kwarts, zand, zandsteen, klei en graniet. Ook verf, rubber, glas, tandpasta en wasmiddel zit vol met silica. Goede silica-zeven kunnen tot veel betere katalysatoren in de chemische industrie leiden. Bij Antarctica ligt een honderd meter dikke laag silica op de bodem, een hoeveelheid waarvan de chemische industrie alleen zou durven dromen. Erg bruikbaar is dit echter voor de industrie niet door de tand des tijds: andere mineralen hebben zich er mee vermengd en een deel loste weer in het zeewater op. De natuurlijke fabriekjes van silica zijn zogeheten diatomeeën, eencelligen die in meren, rivieren, zeeën en oceanen onder de zon groeien (het 'gras van de zee'). Ze vormen een vreemde 'eend' in de evolutie-bijt. Kozen bijna alle andere organismes voor kalk als 'skeletstof', de diatomeeën schermen zich van hun omgeving af in een doosje van silica. De algjes maken het silica uit in water opgeloste monomeren die door de cel worden opgenomen. "We willen de mallen van de algjes vinden en kunstmatig namaken", zegt dr.ir. Theo Beelen van de Technische Universiteit Eindhoven. "Je zou natuurlijk ook gewoon massa's diatomeeën kunnen kweken en daaruit het silicapoeder kunnen zuiveren. Echter, doe je het zo, dan kost het al snel tienduizend gulden per gram; de industrie heeft kilogrammen nodig voor een paar gulden." Bouwstenen Met röntgenstraling uit de synchroton in Grenoble ontdekten de onderzoekers al hoe een aantal cruciale stoffen uit de algencel werkt. Deze stoffen werden gedestilleerd uit de celwand. "Je moet je bij de 'mal' geen plaat voorstellen met gaatjes en bobbels, waar silica geordend op gaat zitten", vertelt TU/e-onderzoeker Qianyao Sun. "Dat is ook wel logisch, want de verantwoordelijke organische stoffen zijn al snel honderd keer zo klein als de bouwstenen van het silica. De diatomeeën gebruiken een soort micellen, conglomeraten van macromoleculen, waarop het silica mineraliseert. Ten dele lossen deze in water op, ten dele zijn ze vast. We ontdekten twee delen in het micel waar zulke scheiding van fase optreedt." Beelen bootste het proces ondertussen in het laboratorium na. Dat heeft al het een en ander opgeleverd. "De geheime recepten uit de industrie lijken toch een beetje op 'bij volle maan drie rondjes om de kerk maken en vervolgens bidden'", vindt Beelen. "We bootsen die fase-scheiding na met het goedkope plastic PEG -het centrale bestanddeel van bind-weefsel- gemengd met een waterafstotende stof. Stoppen we dit bij opgelost silica, dan ontstaan een soort geldruppels met daarin het harde silica. Zo krijgen we al een variëteit aan silicapoeders die verschillen in poriestructuur. Stel je de concentraties iets anders in, dan krijg je hele andere structuren." "Zo maakten we bijvoorbeeld holle kogels van silica waar precies een geneesmiddel in past", gaat Sun verder. "Allemaal even groot en in één processtap. De kogels kun je op een bepaalde plek in het lichaam laten openspringen, zodat je bijwerkingen voorkomt en het geneesmiddel effectiever maakt." Ongrijpbaar Toch blijft de exacte 'blauwdruk' van silicazeven nog ongrijpbaar. "Een cel kan immers geen potje polymeer bestellen", zegt Beelen. In die biologische blauwdruk ligt het geheim voor de exacte aanmaak van silicastructuren besloten. De reden bijvoorbeeld waarom alle tienduizend verschillende soorten diatomeeën tienduizend verschillende silicazeven maken. Prof. Daniël Morse in de Verenigde Staten lijkt wel wat op het spoor te zijn. Zijn groep ontdekte recent eiwitten in de stekels van een andere silicamaker, een spons. Deze eiwitten bevatten waarschijnlijk ook ergens tussen hun honderdduizenden aminozuren de blauwdruk voor de silicastructuur. Ook is er een plek op het eiwit die ervoor blijkt te zorgen dat silica inderdaad gaat polymeriseren. Morse ontdekte tevens waar op de eiwitten de actieve delen zitten: sommige net iets gemodificeerde varianten brengen de mineralisatie niet meer tot een goed eind. De Eindhovenaren en Groningers willen die kostbare eiwitten -één gram kost al snel vijfduizend gulden- van Morse gebruiken bij hun metingen in Grenoble. "Wellicht verzorgen die actieve plekken precies de fasescheiding die we hebben gezien. Als dit klopt, weten we welke structuren we moeten nabootsen. Dit najaar gaan we bij Morse op bezoek." Hebben de scheikundigen dadelijk de goede mal te pakken, dan kunnen ze betere zeolieten maken. "In de bestaande zeolieten gaan de omzettingen namelijk traag en onder hoge druk", zegt Beelen. "Alle poriën zijn heel erg nauw, in de orde van nanometers. Het duurt daarom erg lang voordat een stof door de zeef heen is: hij moet steeds van het ene vrije plekje naar het andere springen. Dat lukt alleen als de stoffen als het ware door de zeef heen geperst worden. In silica met grotere poriën kun je stukjes zeoliet zó inbouwen dat elk stofje snel in de miniporie van het zeoliet zit en er ook weer snel uit is." Maar zelfs met de goede mal kunnen scheikundigen nog lang niet wat de natuur kan. In de natuur vermenigvuldigen cellen zich namelijk en schroeven zo de productie van silica op tot gigatonnen per jaar. Wil iedereen straks betere zeolieten in zijn waspoeder dan moet de chemische industrie dat ook kunnen. Iets dergelijks zou wel lukken bij een 'mal' die zich in de reageerbuis vermenigvuldigt. Maar wie kloont als eerste een macromolecuul? Genen kunnen biotechnologen al lang klonen. Met behulp van de zogeheten PCR-techniek stellen rechercheurs uit een haar, bloedspoor of stukje bot de identiteit van een slachtoffer of van een dader vast. In het forensisch laboratorium vermenigvuldigen onderzoekers hiervoor genen miljoenen keren. Een bacterie-enzym doet het plakwerk. Elke ronde van vermenigvuldiging van strengen komt neer op het verhitten en afkoelen van de reageerbuis. Doe je dit goed, dan groeit het aantal kopieën exponentieel per ronde, van 2 naar 4, van 4 naar 16, van 16 naar 256, enzovoort. "Ik heb wel een voorstel voor PCR met moleculen", zegt TU/e-hoogleraar prof.dr. Bert Meijer. "Maar dat is nog niet meer dan een project dat nog moet gebeuren. De onderzoeker die het gaat doen, moet zich namelijk nog aanmelden." "Als ik niet per se na mijn promotie naar het buitenland had gewild", zo vertelt oud-Eindhovenaar dr.ir. Luc Brunsveld vanuit Duitsland, "dan had ik dat wel willen doen. Het is namelijk een ijzersterk idee." Vorig jaar maakten Brunsveld en dr.ir. Ky Hirschberg een kunstmatig deeltje dat in vorm sterk op een DNA-streng lijkt. "In water richt dat namaak-DNA zich als een helix op, linksomdraaiend of rechtsomdraaiend. We haalden toen Nature." Eén DNA-streng bestaat uit een keten van bouwstenen, zogeheten monomeren. Deze zitten met chemische bindingen aan elkaar. In de celkern hechten twee DNA-strengen zich aan elkaar die precies op elkaar passen. Deze strengen vormen samen een wenteltrap. Deze strengen zitten niet met chemische bindingen, maar met waterstofbruggen aan elkaar. Het spelen met waterstofbruggen is één van de belangrijkste trucs van de cel. De chemie met waterstofbruggen is namelijk omkeerbaar: alles wat zo vastklikt, kan ook weer worden losgeklikt. Kortom: ideaal voor een molecuul als DNA dat steeds moet worden afgelezen. Wisselgeld Het namaak-DNA lijkt eerder op een rol wisselgeld dan op een wenteltrap. Elk monomeer bestaat namelijk uit twee door het midden gesneden dubbeltjes, die met een touwtje aan elkaar vastzitten. De halve dubbeltjes zijn vast te klikken met waterstofbruggen, waarna ze een 'heel dubbeltje' vormen. Dat vastklikken gebeurt als je de monomeren in chloroform stopt. Stop je ze hierna in water dan gaan alle dubbeltjes recht boven elkaar hangen, zoals een rol wisselgeld. Het aantal dubbeltjes boven elkaar is te regelen door goede concentraties oplossingen te kiezen. "De kunst is nu", vertelt Brunsveld, "de 'vaste' touwtjes als het ware los te knippen en ze te vervangen door twee touwtjes die op commando razendsnel aan elkaar gaan kleven. Dat moet gebeuren als de dubbeltjes in water recht boven elkaar hangen." Dit vastlijmen, in vaktermen polymeriseren, kan met een chemische staart met een snel reagerend elektrisch deeltje (een radicaal). Lukt dit, dan vormen ze de touwtjes tussen de dubbeltjes. Zo zorgt de polymerisatie ervoor dat er twee moleculen ontstaan, die net als twee DNA-strengen aan elkaar vastzitten met waterstofbruggen. "Daarna kun je net als bij het klonen van DNA het molecuul verhitten en koelen", zegt Brunsveld. "Bij verhitting springen de waterstofbruggen los en gaan de strengen uit elkaar. Daarnaast gaan losse halve dubbeltjes uit de vloeistof op de vrije plaatsen zitten. Vervolgens koel je weer af en start opnieuw de polymerisatie. Zo heb je van twee moleculen vier identieke moleculen gemaakt." Polymeernatuurkundigen in Eindhoven hebben deze zomer doorgerekend dat het op deze manier klonen van moleculen volgens de regels van de warmteleer zou moeten kunnen. "We hopen natuurlijk dat het zal werken, maar tot nu toe is het alleen maar een 'proof of principle'", zegt Meijer. Het zal er de komende jaren dus om gaan spannen bij de toponderzoekschool Katalyse. Voeg een werkende mal van de anorganici voor silicazeven bij de kloontechniek van de organici en je krijgt iets dat begint te lijken op de 'algenfabrieken' voor silica. Het is kortom een stap op weg naar de kunstmatige cel. "In ieder geval", zo voorspelt Brunsveld, "zou PEG -'bind-weefselmateriaal via onze techniek te klonen moeten zijn." Dat PEG is hetzelfde materiaal dat de anorganici nu gebruiken om de mal van de algen mee na te bootsen./.

PF contra Groep-één Studenten U-raad/Brigit Span Foto/Bert Jansen Het gaat er om spannen op donderdag 13 december. Welke studentenpartij in de universiteitsraad krijgt de meeste zetels na de verkiezingen? Al jaren ligt de verhouding op vijf voor Groep-één en vier voor de PF. Cursor legde de lijsttrekkers van beide partijen een vragenlijst voor. Anne de Kreuk, lijsttrekker Groep-één. Wat is het verschil tussen de PF en Groep-één? Het grootste verschil is de manier van aanpak van problemen. Groep-één werkt vanuit een fractie die alles doet, maar wel afkomstig is uit veel delen van het studentenleven en dus met een brede achterban. Zo is er voor elk probleem een aantal mensen te vinden dat er veel van weet. Noem één nieuw punt in jullie verkiezingsprogramma We hebben een punt over het verschil tussen universiteit en hogeschool. Dit vanwege recente ontwikkelingen in Amsterdam (fusie universiteit-hogeschool). Wat maakt een universiteit tot een universiteit, wat kenmerkt het verschil en moet dit behouden blijven. Noem drie in jouw ogen belangrijke veranderingen voor de TU/e -invoering bachelor-masterstructuur -begrotingstekort in plaats van -overschot - Wat is het belang van hoog in lijstjes staan? Ik vind het belangrijk dat de TU/e er op staat (hangt ook af van welk lijstje...), vanwege internationaal aanzien, maar moet niet het hoogste streven zijn. Wet Modernisering Universiteits Bestuur (MUB) Heeft goede en slechte kanten. Ik ben wel van mening dat door de komst van de MUB de medezeggenschap er niet op vooruit is gegaan. Studenten hebben minder inspraak en dat is jammer. Toch kan er ook in de MUB een meer open en doorzichtige structuur zijn in medezeggenschap. Begroting TU/e Ik hoop dat de ontwikkelingen rond de begroting zo min mogelijk nadelige gevolgen hebben voor studenten en personeel. Ik ben er benieuwd naar wat komen gaat. Toekomst TU/e De TU/e wordt nummer één van Europa! Meer buitenlandse studenten, meer diversiteit aan studenten door de invoering van BaMa. Raad van Toezicht Ik zou graag zien dat er minder afstand is tussen de RvT en de TU/e-gemeenschap, waaronder de universiteitsraad. Universiteitsraad Is uitermate belangrijk om de stem van de TU/e-gemeenschap te laten horen. Met de juiste insteek kun je met medezeggenschap veel bereiken. Stemmen Dit is erg belangrijk. Door te stemmen, kies je wie jou gaat vertegenwoordigen dit jaar. Ik ben ook van mening dat als er meer mensen stemmen, de universiteitsraad meer kan bereiken. Academische vorming. Is erg belangrijk. Het kan in alle vakken van de studie een beetje ingebracht worden, maar de meeste academische vorming krijgen studenten doordat ze zelf zowel binnen als buiten de studie zoveel mogelijk activiteiten ontplooien. Cultuur Erg belangrijk. Ik ben ook blij dat er in Eindhoven zoveel cultuurverenigingen zijn. Ik ben alleen onzeker over de toekomst van Skala. Met Groep-één proberen we dit nauwlettend in de gaten te houden. Studententijd Maak ervan wat je kunt! Ik vind het jammer dat in Eindhoven niet heel veel studenten actief zijn in het studentenleven. Mede omdat actievere studenten vaak ook veel meer betrokken zijn bij de TU/e. Dit College van Bestuur Heeft veel bereikt, maar helaas soms ook ten koste van andere dingen. Peter Spijker, lijsttrekker PF Wat is het verschil tussen de PF en Groep-één? De werkwijze, de manier waarop taken benaderd worden. De PF conformeert zich niet zomaar, maar probeert een eigen invalshoek te zoeken, komt desnoods met eigen initiatieven. Noem één nieuw punt in jullie verkiezingsprogramma Campus moet leven! De TU/e moet een prettige leef- en werkomgeving zijn. Je moet hier met plezier kunnen zijn; de TU/e moet bruisen van het leven. Noem drie in jouw ogen belangrijke veranderingen voor de TU/e -verandering onderwijssysteem; invoering bachelor-mastersysteem -toeleggen op een beperkt aantal nog te definiëren focusgebieden -verdere invoering van componenten van academische vorming Wet Modernisering Universiteits Bestuur (MUB) Een andere formele overlegstructuur betekent niet dat de kern van inspraak verandert. Alleen de manier van inspraak en meebesturen naar medezeggenschap is veranderd. Medezeggenschap biedt voldoende mogelijkheden tot het laten doorklinken van je stem en het komen met nieuwe initiatieven. Wat is het belang van hoog in lijstjes staan? Dit is een goed streven, maar je moet je er niet door laten verblinden, ander kun je de realiteit net iets te ver voorbij schieten. Begroting TU/e Momenteel loopt de discussie over onder andere de begroting, maar ook het Instellingsplan nog volop. Het is mij te prematuur om op dit alles vooruit te lopen. Toch zou het fijn zijn als we over een aantal jaar terug kunnen kijken op de juiste keuzes nu. Toekomst TU/e. Een open, levendige en stimulerende studeer- en werkomgeving, waar goede academisch gevormde ingenieurs worden opgeleid. Raad van Toezicht Zou meer transparant moeten zijn. Is nu vaak te onduidelijk wat hun invloed wel of niet is. Universiteitsraad Is uitermate belangrijk om de stem van de TU/e-gemeenschap te laten horen. Met de juiste insteek kun je met medezeggenschap veel bereiken. Stemmen Dé manier om je betrokkenheid te laten zien en te kiezen voor die groep mensen waar jij vertrouwen in hebt. Academische vorming Is een integraal deel aan het worden van een ingenieur. Het is een manier van denken, tegen problemen aan kijken die niet in één vak geleerd kan worden, maar wat meer een bewustwordingsproces is. Cultuur Een manier om de schoonheid van iets te ontdekken. Studententijd Als student kun je alles nog, je hebt geen verplichtingen behalve aan jezelf. Alles doen wat je leuk lijkt en gewoon genieten. Dit College van Bestuur Heeft de TU/e de afgelopen jaren wakker geschud en tot een dynamische instelling gemaakt.   Samen sterk in één partij Personeel U-raad/Enith Vlooswijk Ze zijn op 'natuurlijke wijze' naar elkaar toe gegroeid, aldus partijvoorzitters Jan Meijer en Prof.dr. Herman Beijerinck. De personeelspartijen PUR en Groep-één Personeel staan bij de komende U-raadsverkiezingen onder dezelfde naam op de kieslijst: PUR/Tu-Een. Wat de verschillen in oorsprong en traditie ooit waren, is de partijvoorzitters zelf niet helemaal duidelijk. Het had iets te maken met een onderzoekers- en een ondersteunerstak, gist Herman Beijerinck, PUR-voorzitter en lijsttrekker van de nieuwe partij. "Maar over de precieze achtergrond weten wij ook weinig, dat was voor onze tijd." Wat hij wel weet, is dat de huidige fusie de logische uitkomst is van vier jaar intensief samenwerken. "In het begin riep ik om het hardst dat het goed was om twee afzonderlijke partijen te behouden", vertelt Beijerinck glimlachend. "Een eenpartijstelsel zou mensen niet motiveren om te stemmen. Toch begonnen twee jaar geleden de gezamenlijke vergaderingen al. Uiteindelijk hebben we de knoop doorgehakt. Wat eigenlijk al lang zo was, wordt nu ook zichtbaar voor de achterban." Dat de twee partijen ideologisch niet veel van elkaar verschillen, was niet de enige aanleiding voor de fusie. Deze werd tevens ingegeven door praktische problemen, zoals de geringe interesse van personeelsleden in deelname aan medezeggenschapsorganen. Het is makkelijker zetelkandidaten te werven voor één partij, dan voor twee. Het tekort aan actieve leden werd nog verergerd door de AVA. "Van de negen personeelsleden in de U-raad zijn er nog maar zes over", zegt Meijer. "Ik heb nog één partijgenoot in de raad met wie ik kan discussiëren." Dat door de fusie een eenpartijsysteem ontstaat voor de geleding personeel, zit de voorzitters niet dwars. In de praktijk was dit al het geval en daarbij heeft 'partijpolitiek' in het huidige bestuursmodel weinig betekenis, vindt Beijerinck. "Ondanks alle interne discussies brengt de raad uiteindelijk altijd één stem uit tegen het CvB. Het belang van de partij is gewoon het belang van de raad. De samenwerking met de studentenfracties is eveneens ontzettend hecht." Momenteel staan er dertien personeelsleden op de kieslijst voor de U-raad. Een speciale strategie moet ervoor zorgen dat de partij ook in de toekomst verzekerd is van kandidaten. "Als je vraagt of mensen in de raad willen, roepen ze 'nee, geen tijd'", vertelt Beijerinck. "Wanneer je echter vraagt of ze over twee jaar beschikbaar zijn, hebben ze geen poot om op te staan. In die twee jaar nemen ze alvast deel aan vergaderingen, zodat ze voorbereid zijn op hun taak." Deze taak is, wat de voorzitters betreft, het uitvoerig controleren van het CvB. "Elk bestuur krijgt de raad die het verdient. Dit bestuur roept om een kritische tegenstander. We moeten goed ons huiswerk doen en alle controlemiddelen gebruiken die de MUB biedt", zegt Beijerinck strijdlustig. Ook de informatievoorziening aan de achterban staat hoog op de lijst. "Wij zijn de stem van de werkvloer. Het is dus belangrijk dat het informatiekanaal heel open is." "Tot het CvB dringt lang niet alle informatie door", voegt Meijer toe. "En dat is voorzichtig uitgedrukt."/.