Vorig jaar heeft het MESA+ Instituut van de Universiteit Twente Molecules Centre opgericht. Dit Centre of Expertise richt zich op wetenschap en technologie vanuit een moleculair perspectief. Samen met drie relatief nieuwe UT-onderzoekers als themaleiders wil het Centre alle UT-wetenschappers met een moleculair perspectief verbinden, samenwerking stimuleren en het moleculaire onderzoek van de UT op de kaart zetten.
Het onderzoek van het Centre is onderverdeeld in vijf thema's: Sensing Molecules & Healthy Living (Lead PI: Jurriaan Huskens), Functional Molecules & Smart Materials (Lead PI: Saskia Lindhoud), Green Molecules & Sustainability (Lead PI: Frederik Wurm), Biological Molecules & Networks (Lead PI: Julieta Paez), Computing Molecules & (Opto)Electronics (Lead PI: Christian Nijhuis). De drie laatstgenoemde themaleiders vertellen hier hun verhaal en zetten hun ideeën in de schijnwerpers.
Green Molecules & Sustainability
Veel synthetische materialen resulteren in afval, denk aan polymeerverpakkingen, giftige chemicaliën maar ook aan geavanceerdere apparaten. Biologische moleculen daarentegen zijn ontworpen om te functioneren en na hun leven weer af te breken. "De natuur toont ons perfecte circulariteit; mijn doel is moleculen te ontwerpen die geïnspireerd zijn op die natuurlijke processen", zegt hoofdonderzoeker Frederik Wurm.
Prof Dr Frederik Wurm is in augustus 2020 benoemd tot hoogleraar aan de UT. Hij leidt momenteel de groep Sustainable Polymer Chemistry (SPC; Faculteit TNW). De groep ontwerpt materialen met moleculaire functies voor afbreekbare polymeren en nanocarriers, agrarische of biomedische toepassingen en met name fosforgebaseerde polymeren. "We hebben aan de UT veel onderzoekgroepen die zich bezighouden met polymeren. Sommige liggen op biomedisch gebied en andere op het gebied van materiaalkunde. Beide soorten groepen kunnen van elkaar leren en elkaar inspireren", zegt Wurm.
"In de toekomst willen we af van stoffen op basis van aardolie. Dat is makkelijker gezegd dan gedaan. Natuurlijk zijn sommige producten te geavanceerd om snel te vervangen. Maar we kunnen enorme stappen maken door producten als nanocarriers, coatings, implantaten en polymeerverpakkingen te vervangen. Een eenvoudig product als een plastic tasje moet we immers veel makkelijker biobased kunnen maken dan complexe verbindingen."
Biological Molecules & Networks
Ook bij het onderzoeksthema Biological Molecules & Networks probeert themaleider Julieta Paez inspiratie uit de natuur te halen. "We ontwerpen slimme moleculaire materialen en onderzoeken hun interactie met levende cellen", zegt Paez. "Inheemse weefsels zijn complexe systemen en we beginnen nog maar net te begrijpen hoe de cellen hun omgeving aanvoelen en erop reageren."
Sinds april 2021 is Dr. Julieta Paez universitair docent bij de afdeling Developmental Bioengineering (DBE; Faculteit TNW). Hun missie is om de principes van de ontwikkelingsbiologie te vertalen naar nieuwe, op technologie gebaseerde therapeutische strategieën voor de vervanging van verloren of versleten weefsels bij chronische ziekten. "We ontwerpen zachte biomaterialen die in contact komen met levende cellen en weefsels", legt Paez uit.
"Om toepassingen te ontwikkelen voor specifieke gezondheidszorgstoepassingen zoals zelfhelende weefsellijmen, geprinte implantaten van zachte materialen en geavanceerde celkweekmodellen, moeten we de interactie tussen dergelijke netwerken (hydrogels) en levende systemen nog onderzoeken, om te leren hoe we de functies van materialen kunnen voorprogrammeren. Samenwerking met andere collega's van het Molecules Centre zal ons helpen om onze onderzoeksdoelen te bereiken."
Computing Molecules & (Opto)Electronics
We lopen tegen de grenzen aan van hoe klein we elektronische apparaten kunnen maken. Transistoren bevinden zich al op nanoschaal. Binnen het thema Computing Molecules & (Opto)Electronics wil themaleider Christian Nijhuis de dynamische aard van moleculen verkennen en exploiteren om nieuwe elektronica te ontwikkelen die functioneert als het brein om aan de vraag van opkomende technologieën te voldoen. "Nieuwe aanpasbare moleculen die kunnen worden geherconfigureerd in reactie op veranderingen in de omgeving zijn nodig om de toekomst van computergebruik sneller te maken tegen lagere energiekosten."
In 2020 trad prof.dr. Christian Nijhuis toe tot de UT als hoogleraar van de groep Hybrid Materials for Opto-Electronics (HMOE; Faculteit TNW). De groep richt zich op het ontwikkelen van moleculen die geïntegreerd kunnen worden met de huidige en toekomstige technologieën. "We willen de huidige elektronica aanvullen in plaats van vervangen. Door nieuwe moleculen te ontwerpen die complementair zijn aan de huidige technologieën kunnen we het energiegebruik drastisch verlagen", legt Nijhuis uit.
"Bij MESA+ brengen we wiskundigen en ingenieurs die de schakelingen en programmeringen ontwikkelen samen met chemici die de moleculen kunnen maken. Met de faciliteiten zoals de cleanroom en het Nanolab hebben we de mogelijkheid om moleculaire componenten te ontwikkelen en te produceren en de elektronica van de toekomst te engineeren."
Meer informatie
Het Molecules Centre is een expertisecentrum dat wordt ondersteund door het MESA+ Instituut van de Universiteit Twente. Het is opgericht in november 2021 en combineert wetenschap en technologie vanuit een moleculair perspectief. Dit perspectief helpt bij het creëren van dynamische systemen en materialen om zowel belangrijke fundamentele wetenschappelijke vragen in complexe en dynamische/levende systemen aan te pakken als in de toegepaste wetenschap om oplossingen te vinden voor energie, gezondheidszorg en duurzame chemie.
