De afdeling voor bionanotechnologie van de TU Delft ging vorige week donderdag officieel van start, met bijbehorend fonkelnieuw laboratorium.

Prof.dr. Cees Dekker, vooral bekend om zijn werk aan nanobuisjes, verschoof zijn aandacht enkele jaren geleden al naar het kruispunt van nanotechnologie en biologie. Ter gelegenheid van de opening van de nieuwe afdeling, waaraan hij leiding gaat geven, legde hij nogmaals uit waarom: ‘Biologie is georganiseerd op nanoniveau. Nanotechnologie biedt de middelen om die fascinerende wereld te onderzoeken. We proberen in kaart te brengen wat zich afspeelt in de levende cel.’

In Dekkers visie wordt biologie een ingenieurswetenschap. Daarom is het niet onlogisch dat het in Delft op de onderzoeksagenda is beland. Kennis van bionanotechnologie moet uiteindelijk leiden tot een grote vlucht voor synthetische biologie, waarbij levende materie molecuul voor molecuul kunstmatig opgebouwd wordt. Toepassingen in de geneeskunde liggen voor de hand, maar ook de voedingsindustrie is in beeld (bijvoorbeeld nieuwe, gezonde toevoegingen aan voedsel).

De ambities van de nieuwe afdeling, die een plek krijgt binnen het Kavli Institute of Nanotechnology, mogen ook blijken uit de faciliteiten. Er is een nieuw lab neergezet op een binnenplaats van het natuurkundegebouw, maar in 2014 moet er een complete nieuwe verdieping bovenop dat gebouw verrijzen om de bionanolaboratoria te huisvesten. Dekker, overtuigd: ‘Dit wordt een van de sleutelgebieden van de eenentwintigste eeuw.’

Momenteel staat dat aanstaande sleutelgebied nog in de kinderschoenen. Veel onderzoek richt zich op het ontwikkelen van methoden om de levende cel te onderzoeken. Huidige nanomethoden werken alleen als je de cel kapot maakt, terwijl traditionele microscopen niet tot het moleculaire niveau doordringen. Om de opening van de afdeling luister bij te zetten had Dekker een tweetal internationaal vermaarde pioniers op dit gebied uitgenodigd.

Prof.dr. Stefan Hell van het Max Planck Institut in Göttingen legde uit hoe traditionele beperkingen in de microscopie te omzeilen vallen. Wie één lichtbron gebruikt, ziet zijn resolutie beperkt door de golflengte van het licht en de brekingsindex van de lens. Bij gebruik van meerdere bronnen en handig moduleren van de fase, kan fluorescentie van het te onderzoeken materiaal op sommige plekken onderdrukt worden, zodat van een kleiner deel van het oppervlak licht terugkaatst. Deze technologie, die bekend staat als STED (Stimulated Emission Depletion), maakt een scherper beeld met zichtbaar licht mogelijk.

Van de University of Illinois at Urbana was dr. Taekjip Ha overgekomen. Een door hem ontwikkelde methode maakt gebruik van marker-moleculen die groen en rood fluoresceren, met een intensiteit die afhankelijk is van de onderlinge afstand. Door bijvoorbeeld een groen molecuul aan een dna-molecuul te koppelen en een rode aan een eiwit, valt na te gaan hoe dat eiwit zich langs het dna voortbeweegt. Ook gebruik van drie of vier marker-moleculen is mogelijk, zodat het uiteindelijk mogelijk zou moeten worden om het vouwen van eiwitten waar te nemen. Nu gebeurt onderzoek daaraan vooral door computersimulaties.

Ter ondersteuning van Dekkers ambities liet Ha een grafiek zien van de groei van het vakgebied: ‘Het afgelopen decennium verdubbelde het aantal artikelen met de term ‘single molecule’ in de titel iedere 2,2 jaar. Daaruit volgt dat in 2030 alle wetenschappelijke artikelen over enkele moleculen zullen gaan.’