Episode 3
Marleen Kamperman 'bootst zandkasteelworm superlijm na in lab’
Noorderlab is de podcast voor nieuwsgierige Noorderlingen. Elke episode geeft een kijkje in één van de laboratoria van de Rijksuniversiteit Groningen. Onderzoekers vertellen over hun werk achter de schermen en over datgene wat hen drijft. En dat in een informeel studentenkwartiertje waarbij PodGront host Amanda Brouwer de herkenbare voice-over rol vervult. In het eerste seizoen staat het Stratingh Institute for Chemistry centraal met elke maand een speciale episode.
In deze derde ‘plakkerige’ Noorderlab episode vertelt Marleen Kamperman meer over hoe ze superlijm maakt door goed te kijken naar wat de mossel, zandkasteelworm, spin en fluweelworm aan interessante materie uitscheiden. De natuur barst van de inspiratie voor nieuwe door de mens gemaakte materialen met slimme eigenschappen zoals extreme plakkerigheid. Deze professor in de polymeren speelt ook, net als Jeffrey Buter uit de eerste Noorderlab aflevering, met LEGO moleculen… en combineert plastics en anorganische materialen tot nieuwe creaties.
Deze podcast is ontwikkeld door Science LinX, het science center van de Faculty of Science and Engineering van de Rijksuniversiteit Groningen. De podcast is mede mogelijk gemaakt door het Koninklijk Natuurkundig Genootschap en geproduceerd door productiehuis PodGront.
Volg Noorderlab op de Science LinX kanalen:
Website: www.rug.nl/noorderlab
Instagram: www.instagram.com/sciencelinx/
Twitter: twitter.com/sciencelinx
En abonneer je hier op de Science LinX nieuwsbrief
Transcript
Leuk dat je luistert.
::Als je bijvoorbeeld kijkt naar zo'n zandkasteelworm, die maakt dus een eigen huisje onder water.
::Wij geven jou een uniek kijkje in de wereld van experiment, onderzoek en de drijvende krachten achter de kennis van morgen.
::Dat is wel een sterke lijm, want dat huisje moet gewoon goed in elkaar blijven zitten.
::We interviewen onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen over wat hun werk inhoudt en waar hun inspiratie vandaan komt.
::Hoe kunnen wij net als in de natuur, materialen maken, die net zo goed zijn als in de natuur.
::Altijd meer willen weten? Dan zit je hier goed. Welkom bij Noorderlab.
::In deze aflevering hoor je Marleen Kamperman.
::Ik ben Professor Polymer Science.
::En we gaan het met haar hebben over lijm, want dat is wat in het onderzoek van Marleen centraal staat. Hoe ze daar is gekomen is sterk verbonden met hoe Marleen ooit geïnteresseerd raakte in onderzoek.
::Uhm, even denken, ik vind uhm, al wel heel lang het type onderzoek wat ik doe heel erg interessant. Dus ik ben eigenlijk altijd al wel geïnteresseerd geweest in de natuur en, uh, hoe werkt de natuur. Dus die vraag over, hoe zit iets in elkaar, en ja, hoe werkt iets, dat heb ik al heel lang. Dat heb ik echt al vanaf de basisschool. Maar echt dat ik onderzoeker wilde worden of wetenschapper, dat is eigenlijk pas veel later ontstaan. Ik weet ook niet of ik daar echt een moment voor heb, want ik heb altijd getwijfeld of ik nou bijvoorbeeld juist het bedrijfsleven in wilde of iets anders wilde gaan doen. Dus ik heb dat eigenlijk pas heel laat besloten.
::Maar daar begon het niet. Het begon toen Marleen nog veel kleiner was. Met spreekbeurten.
::Ik ging het over paddestoelen en bomen... zulk soort onderwerpen doen. En dat, ik weet ook niet precies waar dat vandaan kwam, maar het was niet zo dat wij altijd, dat mijn ouders mij stimuleerden om de natuur in te gaan ofzo. We woonden ook gewoon in een dorp, middenin de binnenstad, dus zoveel natuur was er helemaal niet. Maar toch wel dat ik dat soort dingen altijd erg leuk vond.
::Maar met de natuur had dat nog niet zoveel te maken.
::Het was wel super duidelijk dat ik bèta vakken altijd, dat ging me wel goed af, dus dat koos ik ook, dat kon ik gewoon, dus dan vind je het ook meteen een stuk leuker, en uh, vandaar dat ik ook Scheikunde ben gaan studeren, want Scheikunde, Biologie, Natuurkunde, allemaal zulk soort vakken, dat vond ik interessant en relatief makkelijk. En uhm... ja eigenlijk pas op de Universiteit bleek aan helemaal het einde, helemaal het einde van mijn Masterstudie, dat ik dat onderzoek doen ook leuk vond. Want toen ging ik afstuderen en toen was ik samen met iemand die Technische Bedrijfskunde ook studeerde en wij deden samen dan een afstudeeronderzoek. En daarbij bleek dat hij de vragen van hoeveel mag het product gaan kosten interessant vond, en dat vond ik totaal niet interessant. En ik vond het juist interessant om alle details van hoe werkt dit en hoe kunnen we deze lijm dan zo optimaal mogelijk maken? Dat vond ik leuk. Dat ging dan over een auto lijm. Dus dat was een vraag van een bedrijf en die wilden graag autoruiten in een auto plakken. Dus in plaats van op een andere manier erin hangen, erin lijmen eigenlijk. En dat moest dan een lijm zijn die geactiveerd kon worden als je hem wilde gaan gebruiken. Dus dat was een lijm die eigenlijk gewoon op die ruit moest zitten, heel lang niks doen, en als je hem er dan in drukte, dan moest ie goed gaan hechten.
::Maar of die lijm ooit op de markt is gezet?
::Ze vonden het heel interessant, maar of ze daar uiteindelijk ook echt een product van hebben gemaakt, dat weet ik eerlijk gezegd niet, want die mensen ben ik een beetje uit het oog verloren.
::Jammer maar de smaak had ze inmiddels wel te pakken.
::Ja ik ben dus na die Master Thesis ben ik inderdaad gaan promoveren, dus het PhD traject, en dat heb ik in de Verenigde Staten gedaan. En daar ben ik begonnen aan het maken van polymeersystemen. Dat zijn plastics. En dat mengen we dan met, uhm, anorganische materialen, dus meer zoals zand, om daar dan uiteindelijk katalysatoren van te maken. Het klinkt heel ingewikkeld, maar het zijn composiete materialen.
::Dat zijn dus materialen die bestaan uit verschillende delen. Deze katalysatoren staan niet op zichzelf. Bij het maken hiervan haal zij, nu wel, haar inspiratie uit de natuur.
::In de natuur heb je ook heel veel, uhm, structuren, dus bijvoorbeeld als je gaat kijken naar vlinders hoe die zijn kleur krijgen, maar ook bijvoorbeeld in de oceanen heb je diatomeeën, dat zijn hele kleine organismen, en die zijn heel mooi gestructureerd. En dat probeerden we in dat promotieonderzoek na te maken om er dan uiteindelijk dus katalysatoren van te maken, want die hebben ook een bepaalde structuur nodig om dan goed te werken, omdat ze dan dus heel veel oppervlak hebben, en dat werkt heel goed als katalysator dus, dat idee van de natuur nadoen om dan dus ook synthetische materialen te maken met interessante eigenschappen, dat zat er toen al in en dat zocht ik toen al bewust op.
::Maar als ik eerlijk ben, heb ik het idee dat we wel heel snel gaan nu. Een stapje terug, wat is in vredesnaam een polymeer?
::Polymeren, dat zijn plastics, dat zijn hele grote moleculen. Dus plastics, dat is dan één component, en dat meng je dan met die anorganische componenten, dus dat zijn ook weer moleculen. En samen vormt dat dan nieuw materiaal en dat is dan wel geordend op een grotere schaal dan alleen maar moleculaire schaal, dus je hebt het dan eigenlijk meer over ordening en eigenschappen op de nanometer en micrometer schalen. En die bepalen dan wat voor eigenschap het heeft en daardoor wat voor functionaliteit het heeft. Dus in mijn werk is eigenlijk, maken we zeker moleculen, dus we zijn aan het sleutelen met die moleculen, maar het is eigenlijk belangrijker om ook na te denken over andere lengteschalen, iets grotere lengteschalen, omdat je juist de eigenschappen op de macroscopische schaal wilt krijgen.
::Weet je de lego-blokjes van Jeffrey nog?
::Het is eigenlijk een hele gecompliceerde vorm van lego.
::Jeffrey maakte daadwerkelijk de lego-blokjes. Marthe, in de vorige aflevering, koopt de lego- blokjes om daarmee verder te werken en te stapelen.
::Je bedenkt van te voren wat je graag zou willen maken en dan ga je kijken wat er te koop is en dan begin je van hele basale bouwstenen eigenlijk.
::En Marleen die onderzoekt welke combinatie van lego-blokjes een huisje maakt. Welke een vliegtuig maakt. En, nou ja, je snapt het, ga zo maar door. Dat klinkt ook wel een beetje, alsof je iets maakt uit iets anders. Een beetje zoals de steen der wijzen, van lood, goud zou maken.
::Nou ja, dat dan weer net niet, maar, nou ja, het is wel zo dat het dus inderdaad, dat daar gaat het er bij mij in mijn onderzoek heel vaak over dat je dus uh eigenlijk wil weten dat als je dus die moleculen hebt, uiteindelijk wat voor eigenschappen er dan uit komen. Dus dat je kan spelen met hoe sterk een materiaal word, doordat je dus inderdaad begrijpt hoe al die moleculen samenwerken en dan eigenlijk levert dat op wat voor eigenschappen het heeft.
::Hier zie je heel duidelijk hoe Marleen inspiratie heel concreet uit de natuur haalt. Uit hoe dieren in elkaar zitten.
::Ik vind nu dus heel interessant om te kijken naar mossels, naar zandkasteelwormen, maar ook meer spinnen en eigenlijk hebben die allemaal gemeen en ook fluweelwormen, die maken allemaal materialen die scheiden ze uit, en ook bij spinnen heb je bijvoorbeeld spinzijde dat ook plakkerig is, want zo'n vlieg die vliegt dan in het web en die moet daar wel blijven plakken. Allemaal hebben ze een bepaalde link met lijmen. De lijmen die we nu hebben gemaakt die zijn vrij zacht dus in, uh, als je bijvoorbeeld kijkt naar zo'n zandkasteelworm, die maakt dus een eigen huisje onder water, en uhm, dat is wel een sterke lijm, want dat huisje moet gewoon goed in elkaar blijven zitten, maar dus ook weer niet zo sterk dat je d'r een botbreuk mee kan maken.
::Dus en we zijn 'm aan het verbeteren als in nog een sterker materiaal ervan maken; en voor de ene toepassing heb je het een nodig en voor de andere toepassing heb je weer iets anders nodig, want we zijn bijvoorbeeld ook voor onderzee, om daar lijmen voor aan het verder te ontwikkelen en daarbij is het belangrijk dat je dus iets hebt wat netjes weer afbreekt in de zee zonder dat je microplastics en de plastic soep verergert, dus dat wil je absoluut niet. Dus daarbij zijn zulke eisen veel belangrijker, terwijl je als je het hebt over, uhm, een lijm in je lichaam, dan moet je vooral kijken, he gaat je lichaam daar dan niet uh fout op reageren of aanvallen of weet ik veel wat? Dus dan zijn er andere eisen weer belangrijk, en als je dus een huidwond gaat lijmen, wil je ook weer iets anders dan een bot. Dus je moet eigenlijk voor elke toepassing dan heb je dus wat we nu heel aardig hebben is een soort van de basis, en voor elke, voor elke toepassing heb je dan weer iets anders nodig. Ja en inderdaad vanuit dat lijmonderzoek, komen dan weer allemaal andere ideeën, ook weer een beetje fundamentele vragen van begrijpen we überhaupt wat voor structuur er ontstaat, begrijpen we waarom we deze eigenschappen krijgen? Begrijpen we nou precies hoe we dat onder water werkt hè, want onder water moet je dat water eerst van het oppervlak weg zien te krijgen, en dan kan je pas goed hechten, en we weten een beetje hoe dat werkt, maar nog niet helemaal, dus er zijn ook nog heel veel fundamentele vragen die we ook graag nog beter willen onderzoeken.
::En als de inspiratie er is, dan wil je natuurlijk doorpakken.
::Nou ja 2010 toen begonnen die eerste ideeën een beetje te komen, maar toen was ik daar nog niet heel erg mee bezig als in, het waren meer een soort van zijtakken, dus we waren bijvoorbeeld met een verf bezig die ook goed moet kunnen hechten, maar andere, niet echt een lijm, dus we zijn in 2014 misschien echt begonnen met het maken van die lijmen specifiek voor natte oppervlakken net zoals een mossel en een zandkasteelworm doet, dus die kunnen natuurlijk onder water hartstikke goed hechten, en uhm in, nou ja, zes jaar tijd, hebben we wel echt een werkend systeem waarbij we nu ook echt meer, we zijn het en verder aan het ontwikkelen, we zijn het beter aan het begrijpen, maar we zijn het ook wel specifiek voor bepaalde toepassingen aan het uitwerken, dus we werken met een paar bedrijven samen, om er ook echt een lijm van te maken, en dat lijkt me toch wel heel leuk, dat je een keer iets van echt helemaal het begin tot een product kan zien worden. Dus dat lijkt me wel een heel mooi einddoel.
::Wat ik nog graag zou willen weten. Is wat Marleen zou doen, als ze een ongelimiteerde zak geld zou hebben voor haar onderzoek.
::Ik heb toevallig dus, vorig jaar, wel echt een zak geld gekregen van de Europese Unie en dat vind ik ook wel echt heel leuk, want als je zo'n voorstel gaat schrijven dan ben je daar best een tijd mee bezig en dan ga je dus in de literatuur duiken en dan ga je nadenken van ja wat vind ik nou zelf echt de volgende stappen, waar wil ik nou echt graag aan werken? Dus dat vind ik ook gewoon leuk om te doen, omdat je dan dus vrij kan, uhm, nou, ideeën kan uitdenken. Dus dat heb ik, uh, nou ja dat is ook alweer meer dan een jaar geleden, wel gedaan, en daar heb ik nu dus ook geld voor gekregen. En dat heeft dus alles met die spinzijde te maken, en dat past dus ook heel goed met uh, een soort van de volgende stap van die mossels en die zandkasteelwormen, die lijken niet zo heel veel met die spinzijde te maken te hebben, maar dat, uh, past wat mij betreft heel goed als nieuwe uitdaging om aan te gaan werken. Dus dat uh, nou ja, dat hebben we eigenlijk.
::Nou ja wat eigenlijk heel belangrijk blijkt te zijn bij die mossels en bij die zandkasteelwormen, bij mossels eigenlijk nog iets ingenieuzer dat bij die uh, wormen. Dus dat die eiwitten als een waterig goedje, dus een oplossing, dus een vloeistof, beginnen in het lichaampje van het dier, en dan, die word dus uitgescheiden en bij een mossel, ik weet niet of je dat wel es hebt gezien, dat worden dan van die draadjes waar zo'n mossel zich dan mee aan vastzet aan een rots. En dat hele proces van vloeistof naar vaste stof, met hele interessante eigenschappen, want dat kan heel goed plakken, maar het is ook nog eens een keer elastisch en heel sterk, zodat het niet zomaar stuk gaat, dat proces, dat vind ik heel interessant, want in uh, met plastics en heel veel producten, als je weer gaat kijken hoe je dat dan maakt, hè, hoe je daarvan naar het product gaat, dan zijn er toch vaak giftige oplosmiddelen of hele, heel veel hoge temperaturen en daar is dus eigenlijk een, nou ja, daar gaat heel veel energie verloren in het maken daarvan, terwijl je in de natuur hele mooie processen hebt om dat te maken. En het ultieme maakproces is toch wel spinzijde, want dan heb je dus die spin en die maakt dan in een paar microseconden echt ontzettend fascinerende draadjes die heel sterk zijn, heel taai en dat proces is eigenlijk ook nog steeds niet goed onderzocht. Dus mensen die weten heel goed, ok, die spinzijde is zo sterk, is zo taai, dat weten we allemaal wel... maar hoe dat nou precies gaat, dat proces weer, dat is eigenlijk best wel vergelijkbaar tussen een mossel en een spin, maar zit bij een spin toch nog weer wat ingenieuzer in elkaar, en ik denk dus dat we nu leuke ideeën hebben om dat na te maken.
::Dit was Noorderlab. Over Marleen Kamperman en haar onderzoek naar lijm. Noorderlab is een podcast van Science LinX, het science center van de Faculty of Science & Engineering van de Rijksuniversiteit Groningen. De podcast is mede mogelijk gemaakt door het Koninklijk Natuurkundig Genootschap en door productiehuis PodGront.
::Wil jij meer weten over welk onderzoek er gedaan word aan de Rijksuniversiteit Groningen, luister dan aflevering 1 en 2 terug. Over Jeffrey Buter en zijn onderzoek naar de tuberculose bacterie en over Marthe Walvoort en haar gezonde suikers. Binnenkort verschijnt er ook een vierde aflevering in deze serie. Om zeker te weten dat je die niet mist kun je je alvast abonneren op deze podcast in Apple Podcasts, Spotify of Google Podcasts. En vind je deze podcast leuk? Vertel het vooral aan je vrienden. Voor nu, bedankt voor het luisteren, blijf nieuwsgierig, en tot de volgende keer.
