Bionanotechnologie kan afvalwater ziekenhuizen zuiveren

Om eerst een misverstand uit de weg te ruimen: nanodeeltjes zijn niet superklein. Ze bestaan uit enkele tot miljoenen atomen of duizenden moleculen en vormen een tussenvorm tussen losse moleculen en relatief grote korreltjes; eiwitten zijn overigens ook een soort nanodeeltjes. “Voor een chemicus zijn nanodeeltjes dus juist heel groot”, zegt prof. Velders in zijn inaugurele rede ‘Much ado about nano’. “Eigenlijk vormen nanodeeltjes een compleet nieuwe wereld met specifieke eigenschappen. Het is daarom belangrijk dat alle nanodeeltjes die zich spontaan of door menselijk toedoen vormen, goed gekarakteriseerd worden. We werken daarom aan technologieën om ze goed te karakteriseren, optisch via absorptie en fluorescentie, en via magnetische resonantie spectroscopie – een soort MRI. Ook missen we nog een periodiek systeem van nanodeeltjes, zoals dat er is voor alle scheikundige elementen. We kennen nu slechts een paar klassen van deeltjes maar hebben nog weinig voorspellende waardes. We begrijpen ook nog niet goed hoe nanodeeltjes zich gedragen in biologische systemen. Terwijl de basis van het leven in de interactie van moleculen zit en nanodeeltjes veel handige toepassingen kunnen hebben.”

Slootwater
Behalve met fundamenteel onderzoek houdt Velders zich bezig met toepassingen van biomedische diagnostiek in samenwerking met het LUMC in Leiden. 
Ook werkt Velders met zijn onderzoeksgroep aan het ontwikkelen van diagnostische sensoren die ook toepasbaar zijn in het waterbeheer. “We maken miniatuurinstrumenten, waardoor ze goedkoper en draagbaar worden, en daarmee overal te gebruiken – een analyselab op een chip. Dat is nuttig voor bijvoorbeeld analyses van slootwater op de campus, maar ook voor het in het veld monitoren van besmettingen met malaria in Sub-Sahara Afrika.” 
Een belangrijke ontwikkeling daarvoor is dat Velders met zijn groep nu microkanaaltjes kan maken in blokjes van een soort rubber (PDMS), met behulp van hetzelfde plastic als dat van legoblokjes. Door stoffen door de kanaaltjes te laten lopen en ze al dan niet te koelen, te verwarmen of te belichten, kun je in die PDMS-blokjes reacties laten plaatsvinden of metingen doen zonder grote en dure apparatuur.

Afvalwaterzuivering
Velders gaat tot slot binnenkort aan de slag met het wegvangen van antibioticaresistentie bacteriën uit het afvalwater van ziekenhuizen, om verspreiding van die bacteriën te voorkomen. Dit is in feite een nieuwe toepassing van een techniek die hij al ontwikkelde voor de biomedische diagnostiek. “We ontwikkelen technologie om die cellen vast te zetten op nanoplaatjes. We proberen een nanoplatform te maken, waarmee we met speciale herkenningsmoleculen en nanodeeltjes uiteindelijk antibioticaresistente bacteriën kunnen wegvangen uit afvalwater. Dure ziekenhuistechnologie vormen we zo om voor de afvalwaterzuivering. Nanotoepassingen van verfijnde medicijnen tot in de modder dus.”

Bekijk hier een video waarin Velders uitleg geeft over nanodeeltjes en de toepassing daarvan in de waterzuivering. 

foto Wageningen UR