Piepkleine deeltjes, grote veranderingen

Spannende tech op atoomniveau: binnen tien jaar kunnen we mogelijk medicijnen laten afleveren op elke plek in het lichaam die we willen.

Illustratie Roel Venderbosch
Illustratie Roel Venderbosch Illustratie Roel Venderbosch

De lijst met onderzoeksonderwerpen van het Kavli Institute of NanoScience in Delft leest als een onbegrijpelijke sciencefiction-roman: deeltjesstralen, quantumtransport, synthetische biologie, moleculaire machines en atoomkrachtmicroscopie. In dit centrum, in zijn soort het grootste ter wereld, bedrijven ze wetenschap op atoomniveau. Nanotechnologie maakt het mogelijk te werken met deeltjes die zo groot zijn als nanometers: eenmiljardste van een meter.

Nano is een nogal breed vakgebied. Spannend, maar ook abstract. Wat als je beslist om carrière te maken in deze technologie, waar werk je dan concreet aan de komende jaren? En misschien belangrijker: wat kun je binnen een jaar of tien bereiken?

„Nanotechnologie is nu ongeveer waar transistors waren in het midden van de twintigste eeuw”, zegt Cees Dekker, hoogleraar moleculaire biofysica en directeur van het Kavli Institute. Transistors zijn de bouwstenen van computerchips. „Toen kon je ook niet voorspellen dat er uiteindelijk internet zou komen.” Maar de mensen die destijds aan de technologie werkten, hebben daar wel de basis voor gelegd, wil hij maar zeggen.

De razendsnelle ontwikkelingen in computertechnologie worden mogelijk gemaakt door de Wet van Moore, die beschrijft hoe de capaciteit van chips ongeveer elke anderhalf jaar verdubbelt . „In de belangrijkste deelgebieden van nanotechnologie gaat de ontwikkeling nog veel sneller dan de Wet van Moore”, zegt Dekker.

DNA is te ‘lezen’

De laatste tijd gaat de meeste aandacht uit naar onderzoeksgebieden als kwantumcomputers, die veel sneller kunnen zijn dan de huidige computers, en grafeen, materiaal met een dikte van één atoom met allerlei veelbelovende eigenschappen. Maar de meest concrete toepassingen ziet Dekker in het grensvlak tussen biologie en nanotechnologie, zijn eigen onderzoeksgebied. „Het snelst gaat het op het gebied van DNA-sequencing.”

Dat is technologie die het mogelijk maakt om de volgorde van de ‘letters’ van iemands DNA uit te lezen. Daaruit kun je zijn volledige genetische profiel halen. „Daar is nu al een enorme markt voor aan het ontstaan. Het duurt denk ik niet lang meer voordat je bij de dokter je DNA laat ‘sequencen’ zodat hij op basis daarvan veel gerichtere behandelingen kan doen.”

Het gaat inderdaad snel met die technologie. De Amerikaanse marktleider Illumina, dat de populairste DNA-leesmachines maakt, behaalde vorig jaar een omzet van 1,9 miljard dollar (2,4 miljard euro). Het bedrijf maakte ruim 458 miljoen euro winst.

„Of denk aan systemen die medicijnen in je lichaam heel precies kunnen afleveren op de juiste plek”, zegt Dekker. „Daarmee is men al heel ver en er komen binnen tien jaar concrete producten op de markt. Misschien kun je de activiteit van medicijnen in het lichaam zelfs wel reguleren met behulp van wifi.”

Inzicht in hoe het leven werkt

Voor wie in dat deel van de nanotechnologie zou willen werken liggen grote farmaceutische bedrijven het meest voor de hand. Bedrijven als Roche, Bayer en Pfizer investeren de laatste jaren veel in afdelingen die innovatieve methoden ontwikkelen voor zogeheten drug delivery met behulp van nanotechnologie. Ook Google zet er op in. Het bedrijf toonde onlangs het concept van een armband die deeltjes op nanoschaal kan herkennen in het bloed, om zo hartaanvallen en misschien zelfs kanker in een vroeg stadium te kunnen detecteren.

Net als elke andere technologie die zich zo stormachtig ontwikkelt, roept nanotech veel vragen op. Af en toe verschijnen er onderzoeken die wijzen op de risico’s. Een terugkerend thema zijn de zogeheten nanodeeltjes, restproducten ter grootte van een of enkele atomen die misschien giftig zijn en zo veel schade aan zouden kunnen richten. Dekker: „Ja natuurlijk zijn er risico’s, net zoals bij alle chemicaliën. Maar er is ook bangmakerij die niet op bewijzen is gebaseerd.”

Geen reden om niet in de nanotech te gaan, vindt hij. „Nanotechnologie is een manier om inzicht te krijgen in hoe het leven werkt, hoe het is opgebouwd tot in de kleinste details.”