2001

01-01

WETENSCHAPSNIEUWS 01/01 11-1-2001

Agenda
Samenvattingen promoties
Stellingen
Archief

Wetenschapsnieuws is een periodieke uitgave van de Universiteit Twente. Het verschijnt ± 20 maal per jaar in een oplage van 500 stuks. Voor nadere informatie, of voor een gratis abonnement, kunt u contact opnemen met de Dienst Communicatie en Transfer, Postbus 217, 7500 AE Enschede, tel. (053) 489 43 85, e-mail: b.meijering@cent.utwente.nl
Laatste nieuws op Internet: URL: http://www.utwente.nl/nieuws


Proefschriften ook on-line beschikbaar
Een groot aantal proefschriften zijn direct opvraagbaar via de website van de Universiteitsbibliotheek. De documenten zijn in het kader van het webdocproject per faculteit /instituut integraal opgeslagen in pdf formaat.

Samenvattingen promoties

De kracht van een enkele molecuul
WN 01/01 * 5 januari 2001

promotie ir. M.L. Bennink, faculteit Technische Natuurkunde:
'Force spectronomy of single DNA-protein complexes, an optical tweezers study'

Biologisch gezien is, wat wij als leven beschouwen, een geraffineerd samenspel van een zeer groot aantal macromoleculen zoals DNA en eiwitten. In iedere cel spelen zich processen af als replicatie, recombinatie, transcriptie en translatie; deze zijn noodzakelijk voor het behoud en het overleven van de cel en daarmee van het orgaan of organisme waarvan het deel uitmaakt.

Met de gebruikelijke biochemische en celbiologische technieken heeft Martin L. Bennink onderzoek verricht aan een zeer groot aantal moleculen in een oplossing. De gemeten parameters zijn slechts gemiddelden over een zeer groot aantal moleculen, omdat het niet mogelijk is om bijvoorbeeld een eigenschap of het gedrag van één enkel DNA-molecuul te bepalen. Stel: we nemen een enkel DNA-molecuul en binden aan beide uiteinden daarvan een klein polystyreenbolletje. Als we dan langzaam de bolletjes zich van elkaar laten verwijderen, en simultaan de afstand meten tussen deze twee bolletjes en de kracht op het DNA-molecuul, dan kunnen we zo de elastische eigenschappen van een enkel DNA-molecuul bepalen onder allerlei omstandigheden. Deze manier van meten aan moleculen is onlangs mogelijk geworden door de ontwikkeling van het optisch pincet.

Nu de krachten om het DNA-molecuul te 'stretchen' bekend zijn, is de methode ook bruikbaar om de binding en dissociatie van verschillende eiwitmoleculen aan dit enkele DNA-molecuul te meten. Hierdoor is de snelheid te bepalen waarmee bijvoorbeeld RecA-moleculen zich aan een DNA-molecuul binden. Bovendien laten deze processen zich bestuderen als functie van de kracht. Door toevoeging van histon-eiwitten aan het DNA-molecuul is bijvoorbeeld bepaald hoe snel het DNA condenseert als gevolg van de formatie van nucleosomen. Het uitrekken van de rij nucleosomen geeft vervolgens aan dat de nucleosomen onder invloed van kracht in het DNA-molecuul stuk voor stuk dissociëren. Beide voorbeelden geven de kracht van de techniek aan: processen, die in de levende cel plaatsvinden, zijn te bestuderen op het niveau van één enkel molecuul.

promotoren prof. dr. B.G. de Grooth; prof. dr. J. Greve
contactpersoon
drs. B. Meijering, tel. (053) 489 43 66
e-mail
b.meijering@cent.utwente.nl



Microkoeler voor zeer lage temperaturen
WN 01/02 * 12 januari, 16.45 u.

promotie ir. J.F. (Johannes) Burger, faculteit Technische Natuurkunde:
'Cryogenic microcooling - a micromachined cold stage operating with a sorption compressor in a vapor compression cycle'

Aan de Universiteit Twente is een microkoeler ontwikkeld voor het koelen van zeer kleine supergeleidende en elektronische componenten tot een temperatuur ver onder kamertemperatuur (T < 150 K of T < -125 °C). De koeler is gefabriceerd in silicium en glas dat is gestructureerd met behulp van micromechanische technieken. De gebruikte koelcyclus is een variant van de vapor compression cycle, een cyclus die ook in koelkasten wordt toegepast. Aan de koude kant van de koeler wordt warmte opgenomen door verdamping van ethyleen bij een lage druk. Aan de warme kant wordt ethyleendamp gecomprimeerd en gecondenseerd, waarbij warmte wordt afgestaan aan de omgeving. De microkoeler is aangesloten op een miniatuur thermische sorptiecompressor waarin ethyleengas wordt gecomprimeerd van 1 naar 20 bar. Dit type compressor bevat geen bewegende onderdelen, waardoor hij geschikt is voor schaling naar zeer kleine afmetingen. Het geheel van compressor en koeler heeft de afmetingen van een koffiekopje, en zal in de nabije toekomst naar nog veel kleinere afmetingen worden geschaald.

De koeler kan worden toegepast voor het koelen van kleine elektronische componenten die werken bij lage temperaturen. Voorbeelden hiervan zijn: supergeleidende sensoren voor het meten van kleine magnetische velden (bijv. afkomstig van het menselijk lichaam), röntgen-detectoren, ruisarme versterkers, gevoelige warmtedetectoren, etc. Momenteel wordt onderzocht of de ontwikkelde koeltechnieken ook toepasbaar zijn in een toekomstige ruimtetelescoop die ontwikkeld wordt door ESA.

Het project werd mogelijk gemaakt door intensieve samenwerking tussen de leerstoelen Lage Temperaturen en Micromechanica binnen de faculteiten Technische Natuurkunde en Elektrotechniek. Beide leerstoelen zijn onderdeel van het onderzoeksinstituut MESA+. Tevens is er intensief samengewerkt met ruimtevaartorganisaties (NASA en ESA). Financiering werd mogelijk gemaakt door STW (Stichting voor de Technische Wetenschappen).

promotor prof. dr. H. Rogalla; prof. dr. M. Elwenspoek
co-promotor
dr. ir. H.J.M. ter Brake
contactpersoon
drs. B. Meijering, telefoon (053) 489 43 85
e-mail
b.meijering@cent.utwente.nl



Cell tracks: de volgende stap in celanalyse
WN 01/03 * 19 januari, 15.00 u.

promotie ir. A.G.J. Tibbe, faculteit Technische Natuurkunde:
'Cell Tracks: The Next Step in Cell Analysis'

Bloedcellen keurig op een rijtje leggen om die daarna te analyseren, dat doet het Cell Tracks systeem. Magnetische krachten worden daarbij gebruikt om de cellen op een rij te krijgen waarna biologische informatie gelezen wordt met behulp van compact disk (CD)-technologie.

Omdat cellen van zichzelf niet magnetisch zijn, worden ze voorzien van kleine (150 nm) ijzerdeeltjes. Deze deeltjes zijn gelabeld met een specifiek eiwit dat zich alleen bindt aan de cellen die interessant zijn om te analyseren. Doordat deze cellen met ijzeldeeltjes zijn gelabeld, voelen ze een magnetische kracht als ze in een magneetveld worden geplaatst. De richting en gradiënt (kracht) van het magnetisch veld zijn zo ontworpen dat de cellen uit het bloedvolume worden getrokken en keurig op een rij op een glasoppervlak komen te liggen. De biologische informatie wordt nu gelezen door de cellen met een laser te scannen, en wel op een soortgelijke manier waarop een CD wordt gelezen.

De magnetische kracht houdt de cellen op het glasoppervlak vast. Hierdoor blijven ze bewaard en zijn ze na een eerste analyse terug te zoeken waarna het mogelijk is een afbeelding te maken van een specifiek gemeten cel. Dit vergemakkelijkt de identificatie van een cel, ter bepaling tot welke categorie cellen die hoort.
Dankzij de magnetische selectie en uitlijning, in combinatie met de verkregen afbeelding, zijn in het onderzoek met succes kankercellen in bloed gedetecteerd en geïdentificeerd. Detectie van deze cellen is van het grootste belang voor de detectie van kanker en de behandeling van patiënten.

Met het ontwikkelde Cell Tracks systeem is deze detectie nu gemakkelijker en kan met een grotere gevoeligheid biologische informatie van cellen worden verkregen. Bijkomend voordeel: het systeem is klein en de te analyseren cellen blijven in hun natuurlijke omgeving (bloed).

Het onderzoek is gedaan bij de faculteit Technische Natuurkunde, leerstoel Bio-Fysische Techniek, in samenwerking met Immunicon Corporation, Huntingdon Valley, USA.

promotoren prof. dr. B.G. de Grooth; prof. dr. J. Greve
informatie
drs. B. Meijering, telefoon (053) 489 43 85
e-mail
b.meijering@cent.utwente.nl



Cheops op microschaal
WN 01/04 * 18 januari 2001, 16.45 uur

promotie drs. A.J. Nijdam, faculteit Elektrotechniek:
'Anisotropic wet-chemical etching of silicon pits, peaks, principles, pyramids and particles'

Piramiden met micrometer afmetingen zijn weliswaar prachtig om te zien, maar voor bouwers van microsystemen in silicium zijn ze vooral lastig. Voor toepassingen in bijvoorbeeld sensoren en actuatoren is een uiterst glad oppervlak gewenst, en dan verstoren dit soort 'uitsteeksels' een goede werking. De piramiden ontstaan bij het etsproces: met de natte 'anisotrope' etstechniek is het mogelijk allerlei driedimensionale vormen in silicium te maken, met een goedkope etsvloeistof zoals KOH, vergelijkbaar met natronloog. Promovendus Jasper Nijdam heeft de werking van deze etstechniek uitvoerig onderzocht. Hij stuitte onder meer op de piramidevorming en ging op zoek naar een verklaring. Logischerwijs zou het juist een vorm zijn die snel weggeëtst wordt: piramiden 'mogen' eigenlijk helemaal niet ontstaan. Doordat Nijdam bij toeval een andere verstoring opmerkte als gevolg van een vervuiling aan het oppervlak, zocht hij in die richting: er moeten deeltjes zijn die tijdens het etsen ontstaan en die het etsproces vertragen. Een paar deeltjes gaan dan de top van de piramide vormen, door beweging van meer deeltjes in de richting van de top ontstaat een regelmatige vorm. Simulaties met dit mechanisme geven inderdaad sterke overeenkomst met de werkelijke vorm. Welk deeltje precies de opmars vormt, is nog niet bekend, waarschijnlijk is het een silica-gel die als bij-product ontstaat. Behalve piramiden ontstaan bijvoorbeeld ook putjes en andere verstoringen, die een andere oorsprong hebben die Nijdam ook heeft onderzocht. Heet onderzoek, dat samen met de Katholieke Universiteit Nijmegen is verricht, levert een schat aan kennis op over het etsproces, bijvoorbeeld over het verband tussen de afmetingen en de ets-snelheid.

Meer informatie is ook te vinden op http://www.el.utwente.nl/tt/projects/wetchem/index.html


'Micro-piramiden', ontstaan tijdens het etsen van silicium

promotoren: prof.dr. M.C. Elwenspoek (UT) en prof.dr. E. Vlieg (KUN)
informatie:
ir. W.R. van der Veen, tel (053) 4894244
e-mail
w.r.vanderveen@cent.utwente.nl


Stellingen

Djoerd Hiemstra, faculteit Informatica, Universiteit Twente:

Nu de Nederlandse overheid weer arbeidsimmigranten buiten de Europese Unie werft (bijvoorbeeld verpleegkundigen uit Polen of Zuid-Afrika), kan men moeilijk volhouden dat vluchtelingen met 'economische motieven' uitgewezen dienen te worden.