Op 5 maart kreeg de VUB hoog bezoek: Ben Feringa, in 2016 Nobelprijswinnaar voor scheikunde, gaf een lezing in een volgepakt auditorium over ‘The Art of Building Small’. “Extreem kleine machines en robots op basis van extreem grote wetenschap”: zo leidde rector Jan Danckaert de Nederlandse chemicus in. Die toverde met zijn nuchtere humor en zijn hoopvolle toekomstdromen een glimlach op ieders gezicht.
Fantastic voyage, een sciencefiction-klassieker uit 1966, is wat in de vergetelheid geraakt. Ten onrechte. In de film ontdekt een wetenschapper een methode om materie te verkleinen tot op microscopisch formaat. Dat komt van pas bij een medisch noodgeval. Een onderzeeër met vier bemanningsleden wordt verkleind en in het lichaam van de uitvinder gespoten. Ze hebben een uur de tijd om een bloedstolsel in diens hersenen verwijderen. Een gevaarlijke missie, waarbij ze de ‘stroomversnellingen’ van het hart moeten ontwijken en door het immuunsysteem van de patiënt als indringers worden aanzien. De ravissante Raquel Welsh overleeft ternauwernood een massale aanval van antilichamen.
Bekijk de integrale lezing of lees verder onder de video.
“Onze moleculaire auto is een miljard keer kleiner dan een echte auto”
Voorlopig blijft het bij sciencefiction. Maar als je Ben Feringa mag geloven, wordt microchirurgie ooit een gangbare praktijk in de operatiekamer. “De chirurg zal dan een nanorobotje in het bloedvat van een patiënt inspuiten”, voorspelt hij in zijn lezing. “Dat gaat autonoom op zoek naar tumorcellen en zal die zelf vernietigen of gecontroleerd een antikankermedicijn toedienen. De eerste stappen om zo’n robotje te maken zijn gezet. Zo hebben we een nano-auto met vierwielaandrijving gebouwd. Hij is een miljard keer kleiner dan een personenwagen, maar kan zich toch echt voortbewegen.”
Tijdens een Q&A konden studenten vragen stellen aan Nobelprijswinnaar Ben Feringa.
Ben Feringa heeft nog andere grote medische dromen. Zo broedt hij op antibiotica die heel precies geactiveerd worden op de plek waar de infectie zit, en nergens anders. “Als we vandaag antibiotica slikken, komen die overal in ons lichaam terecht. Daardoor beschadigen ze ook nuttige bacteriën, zoals het microbioom in de darmen. Overvloedig antibioticagebruik zorgt ook voor resistentie: de bacteriën worden tegen steeds meer antibiotica bestand. De WHO noemt dit een tikkende bom voor de mensheid. Wij werken nu aan nieuw, slim type van antibiotica, dat geactiveerd wordt door licht. Daarvoor bouwen we met behulp van genetische manipulatie in een bestaand antibioticum een moleculaire lichtschakelaar in. Als er licht op komt, springt het eiwit aan en wordt het medicament geactiveerd. In dit geval ter hoogte van de infectie. We proberen het momenteel met infrarood licht: dat is onschadelijk en dringt tamelijk diep in lichaamsweefsels door.”
De nanomotoren die Ben Feringa in zijn lab bouwt, zijn maar een paar nanometer (een miljardste van een meter) groot. Het basistype bestaat uit een centrale as en rotorbladen die daaromheen draaien (zie onderaan). Hoe werkt dit? De gebruikte moleculen zijn lichtgevoelig, legt Ben Feringa uit. “Wanneer er ultraviolet licht op de rotorbladen valt, verandert de structuur en begint de molecule te draaien. Door te spelen met de richting en de intensiteit van het UV-licht, kunnen we de rotorbladen sneller en trager of in een specifieke richting laten draaien. Onze allereerste nanomotor roteerde één keer per uur, de laatste generatie roteert tien miljoen keer en meer per seconde.”
In zijn lab leidt dit tot ‘gekke’ uitvindingen. “We hebben een plastic gemaakt dat over de tafel ‘wandelt’ wanneer je het licht aanknipt: de nanomotoren in het plastic trekken samen en zetten uit, zoals spieren dat doen. Het is nog primitief, maar het werkt. Als Nederlanders moesten we natuurlijk ook een nanomolentje bouwen. De wieken draaien echt, onder invloed van zonlicht.”
“De beste manier om de toekomst te voorspellen is de toekomst uitvinden”
Het klinkt heel speels allemaal, maar dit is wel degelijk revolutionair fundamenteel onderzoek, waar veel praktische toepassingen voor te bedenken zijn. En niet alleen in de geneeskunde. Met de technologie zou je responsieve oppervlakken en coatings kunnen maken, die bijvoorbeeld zichzelf kunnen reinigen. Handig voor ramen en zonnepanelen. VUB-ingenieurs van de onderzoeksgroepen Brubotics en FYSC ontwikkelden reeds zelfherstellende materialen op basis van Diels Alder polymeren. In de toekomst zullen ook nano-robots zelf materiaal kunnen herstellen. Ben Feringa. “Stel je een autolak voor die uit zichzelf een kras herstelt. In het lab hebben we nu al zo’n plastic gemaakt. Als we dat in twee scheuren en de stukjes tegen elkaar leggen, groeien ze weer aaneen.” De sprong van lab naar toepassing is groot en zal vaak nog tientallen jaren in beslag nemen, maar dat deert Ben Feringa niet. Zijn motto: de beste manier om de toekomst te voorspellen is de toekomst uitvinden.
“Ik ben blij dat de VUB zo’n rolmodel als Ben Feringa kan opvoeren voor haar studenten”
De aula was tot de nok gevuld voor de lezing, met studenten uit de opleidingen Geneeskunde, Farmaceutische wetenschappen, Biomedische wetenschappen, Chemie, Bio-ingenieurswetenschappen en Ingenieurswetenschappen. Ook scholieren uit het middelbaar onderwijs kwamen meeluisteren. Het jonge volkje hing collectief aan de lippen van Feringa, met een gezichtsuitdrukking die het midden hield tussen bewondering en ongeloof.
Deelnemers van de Round Table en Nobelprijswinnaar Ben Feringa
Gert Desmet, chemisch ingenieur en hoofd van de onderzoeksgroep Chemical Engineering
Gert Desmet, chemisch ingenieur en hoofd van de onderzoeksgroep Chemical Engineering, was er ook bij. Hij is blij dat de VUB een rolmodel als Ben Feringa kan opvoeren voor haar studenten. “Ik herinner me nog dat onze prof chemie ons in 1988 meenam naar een lezing van de Franse chemicus Jean-Marie Lehn. Die had het jaar daarvoor de Nobelprijs voor scheikunde gekregen. Dat was voor mij enorm inspirerend. Ik weet zeker dat de lezing van Ben Feringa op veel studenten hier hetzelfde effect zal hebben. Bij mij was het wauw-gevoel vandaag in elk geval even groot als al die jaren geleden.”
Op de schouders van reuzen
Elke wetenschapper staat op de schouders van reuzen. Ook een absolute topper als Ben Feringa. Die deelt zijn Nobelprijs dan ook met twee andere onderzoekers, op wier werk hij voortgebouwd heeft. De Fransman Jean-Pierre Sauvage creëerde in 1983 een methode om moleculaire ringen aan elkaar te koppelen. De ringen zaten vast en konden onafhankelijk van elkaar bewegen, zoals de schakels van een ketting. Een eerste stap richting moleculaire motoren. In 1994 ontwikkelde de Brit James Fraser Stoddart vervolgens een ringvormige molecule die heen en weer kon bewegen over een langwerpige molecule die als as fungeerde. Ben Feringa creëerde ten slotte moleculaire motoren die bestaan uit rotorbladen die om een as draaien, aangedreven en gecontroleerd door ultraviolet licht.
De wereld heeft je nodig
Dit initiatief maakt deel uit van het publieksprogramma van de VUB: een programma voor iedereen die vindt dat het anders kan in de wereld en gelooft dat wetenschappelijke inzichten, kritisch denken en dialoog een belangrijke eerste stap zijn om je stempel te drukken op jouw omgeving en de wereld.
Als Urban Engaged University wil de Vrije Universiteit Brussel een drijvende kracht van verandering in de wereld te zijn. Met ons academisch onderwijs en ons innovatief onderzoek dragen we bij aan de Sustainable Development Goals van de Verenigde Naties en drukken we mee onze stempel op de toekomst.
