De nano-architect Roeland Nolte haalt met zijn werk met grote regelmaat ‘Science’ en ‘Nature’. De Nijmeegse hoogleraar doet zelfs voor ‘Science’ de eerste selectie van artikelen. Virussen als bouwstenen staan op dit moment in zijn belangstelling. Een gesprek over innovatie, gepeperd met het laatste nieuws uit Nijmegen.

Het eerste door de mens gesynthetiseerde molecuul is ureum. In 1826 verwarmde Friedrich Wöhler ammoniumcyanaat en kwam er zo per ongeluk achter dat anorganisch materiaal is om te zetten in organisch materiaal. Het samenbrengen in de juiste configuratie van de acht atomen waar ureum is uit opgebouwd, was het begin van de organische synthese. Roeland Nolte (59), hoogleraar supramoleculaire chemie in Eindhoven en Nijmegen, is anno 2004 bezig om miljoenen atomen op de goede plek te krijgen. Hierbij dient de natuur vaak als inspiratie. Het basisidee van de supramoleculaire chemie is: gebruik niet-covalente bindingen en spontane zelfassemblage om structuren te bouwen.

Nolte is in dit vakgebied bijzonder succesvol. Hij publiceert aan de lopende band in de toonaangevende bladen, haalde de maximale score in de laatste onderzoeksvisitatie en is sinds vorig jaar aangesteld als Akademiehoogleraar. Dit laatste houdt in dat zijn salaris door het KNAW wordt betaald, zodat de universiteit een nieuw groepshoofd kan aanstellen. Nolte is vrijgemaakt van bestuurlijke taken om zich volledig te kunnen richten op excellent onderzoek of bijzonder onderwijs.

Hoe bevalt het om Akademiehoog-leraar te zijn?

“Ja, druk. Ik heb het nog nooit zo druk gehad. Eigenlijk zou ik een hoop dingen niet hoeven doen, maar de praktijk is anders. Voor een deel komt dit door de nieuwbouw die hier in Nijmegen in volle gang is, maar ook door het opheffen van de subfaculteiten om daarvoor in de plaats researchinstituten neer te zetten. We krijgen een faculteit natuurwetenschappen met daarin onderzoeks- en onderwijsinstituten. Chemie en fysica minus de biologie wordt één tak en de life sciences vormen de andere. Ik ben gevraagd om directeur van het eerste onderzoeksinstituut ‘Moleculen en Materialen’ te worden, maar als Akademiehoogleraar kan dat niet. Ook ben ik gasthoogleraar en Leuven. (zucht) Ik heb eigenlijk te veel aangenomen.”

Is de opvolger al bekend?

“Ja, als het aan mij ligt is dit Jan van Hest. Hij richt zich meer op de biologische kanten en dat vind ik heel boeiend. Om hem heen willen we een aantal jonge mensen een positie geven, die bijvoorbeeld een VENI-subsidie (stimuleringsfonds voor jong talent van NWO, red.) hebben gekregen. Deze plaatsen worden voor een deel uit de Akademiebijdrage gefinancierd, zodat je een heel nieuw programma opzet waar in de toekomst heel mooie dingen uit moeten komen. Het gaat in mijn optiek twee kanten op: richting bio en richting fysica.”

Blijft scheikunde wel bestaan, want deze tweedeling zie je overal in de scheikunde?

“Laat één ding duidelijk zijn: we kunnen niet zonder scheikunde! Dat zie je met de fysici en ook met medici. Die zijn toch ontzettend aan het tobben. Je kunt absoluut niet zonder chemie. Maar het vloeit wel een beetje samen, want de grensvlakken zijn ontzettend interessant. Om iets te noemen: wij zijn bezig met een groot lab-on-a-chip-project, waar we van NWO vier miljoen euro voor gekregen hebben. Het idee is om heel kostbare chemicaliën als medicijnen of gelabelde verbindingen op een chip te maken. Het is mogelijk om vloeistoffen te laten bewegen door nauwe kanaaltjes op een chip. Maar wat je ook wilt, is om enzymen te fixeren op een chip om reacties te laten uitvoeren. Daar is iets heel grappigs uit voortgekomen. Het is ons gelukt om de reactiekinetiek van één enkel enzym te volgen. Door een enzym vast te zetten op een oppervlak en een substraat te gebruiken dat een fluorescerend product oplevert, zagen we dat het enzym als het ware ademt. Het enzym neemt allerlei verschillende configuraties aan en is gemiddeld 28 milliseconde actief. Met een laser konden we twee uur lang de kinetiek van één enzym volgen. Dat is nog nooit eerder gedaan.”

Wat is op dit moment de beperkende factor voor de vooruitgang van de supramoleculaire chemie?

“Ideeën zijn er genoeg. De bottleneck is, denk ik, goede mensen die iets durven. Veel dingen waar wij nu aan beginnen, is geen traditionele chemie. Je moet creatieve mensen hebben die niet bang zijn iets heel anders te gaan doen, een ruime kijk op chemie hebben en zin hebben in gekke dingen.”

In de supramoleculaire chemie worden grotere structuren gebouwd door gebruik te maken van niet-covalente interacties. Is er een bovengrens aan de afmetingen die hiermee mogelijk zijn?

“Dat weet ik eigenlijk niet. We hebben net het langste polymeer ter wereld gemaakt, 12,5 micrometer, met een molecuulgewicht van twintig miljoen g/mol. Maar laat ik een stap terug doen: je weet dat zeepmoleculen structuren vormen, doordat ze een polaire kop combineren met een apolaire staart. Wij hebben een eiwit als kop genomen en een polymeer als staart. Met deze moleculen krijg je prachtige structuren. Het is mogelijk om zo reactievaatjes te maken die omsloten zijn door een membraan. Door chirale staarten te gebruiken, kun je bepalen welk enantiomeer door het membraan kan diffunderen.

Maar we gaan verder. Er is nu net een project gestart om bolvormige virusdeeltjes van een dikke staart te voorzien. Het virus is een plantenvirus, dat we zelf maken. Voor kerst zijn plantjes opgekweekt die we geïnfecteerd hebben. Na wat opwerkingsstappen hadden we 250 milligram virus in handen, ideaal! Ik ben heel benieuwd wat deze megagrote amfifielen voor een type structuren opleveren. Voorlopig zie ik nog geen grens dus.”

Virussen zijn het helemaal?

“Ja, ik ben ontzettend enthousiast over virussen. Virussen pakken ook prachtig. Als je ze uitspreidt over een oppervlak heb je meteen een hexagonale ordening. Je zou er prachtige materialen van kunnen maken. Ze zijn ook ongevaarlijk, doordat het plantenvirussen zijn en helemaal als je het RNA eruit haalt.”

Dat geldt wellicht niet voor alle nanodeeltjes?

“Nee, dat is een interessant probleem. Ik zit in een commissie van de KNAW, samen met onder meer Cees Dekker en David Reinhoudt, om minister Maria van der Hoeven antwoord te geven op de vraag wat de risico’s zijn van nanotechnologie. Je kunt er makkelijk of moeilijk over denken. Er zullen ongetwijfeld gevaren zijn. Maar nanotechnologie is niet zomaar uit de lucht komen vallen. We maken natuurlijk al heel lang steeds kleinere deeltjes zonder al te veel problemen. Aan de andere kant, de nanodeeltjes uit de natuur, de virussen, kunnen extreem gevaarlijk zijn. Het komt erop neer dat er onderzoek moet worden gedaan naar de toxicologische eigenschappen van de hele kleine deeltjes.”

U bent een van de drie Nederlanders die een eerste screening doet van artikelen voor het tijdschrift ‘Science’. Hoe gaat dat in zijn werk?

“Ja, dat vind ik leuk om te doen, maar het is wel veel werk. Ongeveer een of twee artikelen per dag. Ik krijg een berichtje dat er een artikel voor mij is, dan download ik het en binnen 24 uur moet ik zeggen wat ik ervan vind. Ik geef een cijfer voor het artikel en moet aangeven hoezeer ik mij een expert acht op het onderzoeksgebied. Ik doe vooral organische chemie en supramoleculaire chemie. Ik mag niet meer dan twintig procent van de artikelen doorgeven om door referenten bekeken te worden. Uiteindelijk wordt, geloof ik, slechts drie procent van de binnengekomen artikelen daadwerkelijk gepubliceerd in Science. Artikelen moeten niet alleen een goed idee bevatten, maar ze moeten ook goed uitgewerkt zijn.

Het valt overigens mij op, hoeveel werk er uit China en Taiwan komt, ook hele goede dingen. Het wordt lastig voor Europa, de toekomst ligt in het Verre Oosten. Opvallend ook is dat Philips het enige bedrijf is dat nog in Nature of Science publiceert. Van Shell of DSM zie ik niks meer, Akzo niet, Unilever ook niet. Dan kun je zien dat Philips echt heel innovatief bezig is. Hun onderzoeksbudget is dan ook driehonderd miljoen euro, ter vergelijk: NWO heeft twintig miljoen te verdelen. Maar Philips pikt wel dingen snel op, zoals die plastic chips. Het is enige bedrijf dat echt nog organici in dienst neemt. Als hoogleraren moeten wij een andere strategie gaan volgen om onze afstudeerders aan werk te helpen, door bijvoorbeeld het opzetten van een eigen bedrijf te stimuleren. Dat is toch de richting die ik voor de toekomst zie.”

Wat zou uw boodschap zijn aan het innovatieplatform?

“Ik weet niet of ik een duidelijke boodschap heb. Een aantal dingen loopt eigenlijk helemaal niet zo slecht in Nederland. Of ik nu heel dringend zit te wachten op allerlei nieuwe initiatieven van overheid of bedrijfsleven? Nee, het platform zou er verstandig aan doen een aantal goede onderzoeksgroepen te identificeren en zich daarop te focussen. Dat die groepen de kans krijgen om de interactie met de maatschappij aan te gaan.”

Wat bepaalde de eigen studiekeuze? Waarom scheikunde?

“Ik wilde eigenlijk sterrenkunde gaan doen, maar mijn vader zei dat het wel leuk was maar dat ik daar toch nooit een baan in zou vinden. Op zijn aanraden ben ik chemie gaan doen. Toen ik was afgestudeerd waren er alleen geen banen te krijgen! Maar toen ik met de studie bezig was, begon ik het steeds leuker te vinden. Het stukje creativiteit dat je in de organische chemie kunt leggen is echt uniek, dat je met je eigen handen iets kan maken is zo leuk. Dit zou ik ook graag aan jonge mensen willen overbrengen. Ik ben dan ook heel blij dat ik organische chemie ben gaan doen.”