Niets gaat zo hard als de wetenschap, niemand die zo onrustig is als de wetenschapper. Zo hoort het ook. Want om mens en maatschappij te dienen, moet hij altijd een stapje voor zijn. Dus worden aan onze universiteiten aardig wat hersenen gepijnigd. Een greep uit de recentste eureka’s.

1. Op naar de helft minder pesticiden

We wisten het al langer : we zijn te kwistig met pesticiden. Onze gewassen krijgen veel meer van het goedje te verteren dan nodig. Dat beseften ze ook in het laboratorium van Landbouwwerktuigkunde aan de KU Leuven : in de schoot van het Europese project Optidis dokterden onderzoekers er een geavanceerde detectiemethode uit voor ziektes in gewassen. Die helpt de boer gerichter te werk te gaan en moet een einde maken aan overdosissen pesticiden.

Tegenwoordig gaat het zo : de boer stapt over zijn land, herkent de symptomen van een bepaalde ziekte en rukt prompt uit met de tractor om het hele veld een douche van pesticiden te geven. “Jammer, want de meeste ziektes zijn niet gelijk verdeeld over het veld”, zegt wetenschappelijk medewerker Cedric Bravo. “Ze komen maar op welbepaalde plekken voor. De boer spuit daarom veel meer pesticiden dan nodig. En we weten intussen dat die meer dan eens giftige residuen nalaten op de landbouwproducten. Ze blijken ook de zwaarste kost uit te maken in de productie van gewassen én zijn een van de grote boosdoeners voor de vervuiling van het grondwater. Bovendien kan overmatig pesticidengebruik ervoor zorgen dat ziektes resistent worden en dat zou wel eens tot grotere catastrofes kunnen leiden.”

De nieuw ontwikkelde detectiemethode onder leiding van Herman Ramon en Dimitrios Moshou laat de boer nauwgezet weten hoeveel hij van welke pesticiden moet gebruiken op welk deel van het veld. “Een speciale camera, eventueel gemonteerd op de tractor, neemt beelden van de gewassen : op basis van die opnames kan de boer al in een vroeg stadium de ziekte detecteren. De methode steunt op verschillen in reflectie tussen gezonde en zieke planten. Speciale software verwerkt de gegevens en toont de boer op een kaart waar hij welk middel moet spuiten. Zo kan hij ook een onderscheid maken tussen een preventieve en curatieve behandeling van de gewassen.” Alles samen zou het systeem het gebruik van pesticiden met minstens de helft (!) moeten terugschroeven.

2. Rugonderzoek zonder radioactieve röntgenstralen

Krommingen van een wervelkolom kunnen artsen voortaan ook vaststellen zonder röntgenfoto’s. Goed nieuws, zeker voor mensen met scoliose, een zijdelingse afwijking van de wervelkolom. Geregelde blootstelling aan de radioactiviteit van röntgenstralen is nu eenmaal niet zonder risico.

Wie met rugafwijkingen kampt, moest tot op vandaag radiologisch onderzoek voor lief nemen. Een slechte zaak, zo blijkt. “Ik denk daarbij vooral aan jonge scoliosepatiëntjes”, zegt Tom Huysmans van de afdeling Biomechanica en Grafisch Ontwerpen aan de KU Leuven. “Die moeten van kleins af om de zoveel maanden röntgenfoto’s laten maken. Dat kan schadelijke gevolgen hebben, want kinderen zijn sowieso gevoeliger voor radioactieve straling.” Huysmans zette zich aan het denken en ontwikkelde een onderzoekstechniek op basis van gewoon licht, die de nauwkeurigheid van radiologische opnames heel dicht benadert.

De methode projecteert licht op de rug van de patiënt, waarna een speciale camera het beeld op foto vastlegt. Een computer bewerkt de opname tot een driedimensionaal lijnenbeeld en aan de hand daarvan kan de arts de stand van de ruggengraat tot op enkele millimeters nauwkeurig bepalen. Voor zijn doctoraatsstudie vergeleek Huysmans meer dan vijfhonderd van zijn lichtbeelden met röntgenopnames : in 95 procent van de gevallen bleek zijn methode volledig betrouwbaar. Alleen bij mensen met uitzonderlijk veel vetweefsel op de rug was er te weinig zichtbaar contrast om conclusies te trekken.

“De methode is ook interessant voor mensen met minder ernstige rugkwaaltjes : de lichtopnamen kunnen bijvoorbeeld de stand van de wervelkolom meten van iemand die op zijn zij op een matras ligt. De beelden kunnen zo aantonen of een matras de slaper voldoende ondersteunt op de juiste plaatsen. En dat kan dan weer rugproblemen voorkomen. Nóg beter natuurlijk.”

3. Veiliger de lucht in

Geruststellend nieuws voor de vliegangstigen onder ons : versnelde testprocedures van vliegtuigonderdelen simuleren op enkele dagen tijd 250.000 vluchten. Dat is vijf keer meer dan een vliegtuig erdoor jaagt in zijn hele carrière. Onderdelen die de zware test overleven, mogen we op zijn zachtst ‘betrouwbaar’ noemen.

Slat tracks herontwerpen, dat was het doel van een project dat opgestart werd in de schoot van het Instituut voor aanmoediging van innovatie door Wetenschap en Technologie in Vlaanderen (IWT). Voor het project werkt de Belgische slat track-producent Asco Industries samen met het Leuvense bedrijf LMS International en de vakgroep Werktuigkunde van de VUB-faculteit Toegepaste Wetenschappen. Voor vliegleken : slats zijn de panelen van de vleugel die uitschuiven bij het opstijgen en het landen. Slat tracks vormen het geleidingsmechanisme voor die panelen en zijn een typisch voorbeeld van zogeheten veiligheidskritieke onderdelen : als die het laten afweten, stort het vliegtuig neer. Gezien de hoge kwaliteitseisen in de luchtvaart moeten producenten voor die onderdelen een levenslange garantie kunnen geven.

De VUB stelde daarom vernieuwde en versnelde testprocedures op die in enkele dagen tijd 250.000 vluchten simuleren. Een aantal dat maar liefst vijf keer hoger ligt dan wat een vliegtuig in zijn hele leven kan bolwerken, waardoor de zekerheid vergroot dat de geteste onderdelen zullen standhouden tijdens de hele levensduur van het vliegtuig. Bovendien zouden de nieuwe testprocedures binnenkort in staat zijn om schade in de veiligheidskritieke onderdelen automatisch te detecteren. Intussen gaan de onderzoekers ook op zoek naar alternatieve metalen voor de onderdelen. Het team focust zich in het bijzonder op roestvrije staalsoorten.

4. Nieuwe was voor bijen

Een nieuw type bijenwas voor honingraten. Dat ontwikkelden onlangs enkele bezige bijen aan de Gentse laboratoria voor Farmaceutische Technologie en Zoöfysiologie. De was kan synthetisch worden geproduceerd en maakt komaf met negatieve en vaak ongezonde neveneffecten op de honing.

Totnogtoe gebruikten imkers altijd natuurlijke bijenwas om honingraten te maken. Niet dat bijen dat niet zelf kunnen, maar door ze prefab raten aan te bieden hebben de bijen meer energie om te doen wat ze moeten doen : honing verzamelen en verwerken. Omdat het om een natuurlijk product gaat, hergebruiken de imkers de bijenwas meerdere keren : ze smelten ze en vormen ze om tot nieuwe raten. Keerzijde van de medaille : de omgesmolten bijenwas bevat veel vervuilende elementen én geneesmiddelen die de imker gebruikt om zijn bijenvolk gezond te houden, zoals antibiotica. Herhaaldelijk hergebruik zorgt ervoor dat de residuen zich blijven opstapelen en, erger, vrijkomen in de honing. De nieuwe was van de Universiteit Gent maakt daarmee komaf. Het product wordt synthetisch aangemaakt op basis van de wassen die de farmaceutische sector gebruikt om geneesmiddelencapsules te maken. Het is bestand tegen de hoge korftemperaturen, geeft geur noch smaak af, en stuurt de bijencommunicatie niet in de war.

5. Antidepressiva tegen epilepsie

Antidepressiva kunnen epilepsie helpen bestrijden. Want net als sommige anti-epileptica blijken ook antidepressiva de concentraties van bepaalde neurotransmitterstoffen in de hersenen te verhogen. Depressie en epilepsie komen vaak samen voor : beide in één therapie behandelen kan schadelijke overdosering van de geneesmiddelen vermijden.

Epilepsie treft wereldwijd zo’n veertig miljoen mensen. De ziekte komt voor onder verschillende vormen en staat voor een rits uiteenlopende abnormale ontladingen in de hersenen. Hoewel de huidige geneesmiddelen het gros van de patiënten doeltreffend kan helpen, blijft dertig procent toch kampen met hardnekkige aanvallen. Voor zijn doctoraat ging onderzoeker en apotheker Ralph Clinckers van de onderzoeksgroep Experimentele Neurofarmacologie aan de VUB op zoek naar nieuwe behandelingsstrategieën. “Een belangrijke bevinding van mijn onderzoek is dat de neurotransmitterstoffen dopamine en serotonine erg belangrijk zijn bij de behandeling van epilepsie, twee stoffen die in dat verband totnogtoe weinig aandacht kregen. Bij ratten voerden we experimenten uit waarbij we de concentraties van beide stoffen in de hersenen stelselmatig verhoogden : tot op zekere hoogte bleken de dieren inderdaad volledig beschermd tegen experimenteel opgewekte epileptische aanvallen. Maar wat meer is : bij te hoge concentraties viel die bescherming weg. Dat wijst erop dat overdosering met geneesmiddelen die de concentraties van beide stoffen verhogen, zoals antidepressiva en enkele anti-epileptica, paradoxaal genoeg net de kans op epileptische aanvallen kunnen vergroten. De bescherming staat of valt dus met de gebruikte dosering : er is een minimum maar ook een even strikt maximum.”

Op deze eerste belangrijke conclusie werkte Clinckers voort. “We voerden experimenten uit met twee antidepressiva die de concentraties van dopamine en serotonine respectievelijk verhoogden. Dieren die de stoffen rechtstreeks via de hersenen toegediend kregen, bleken volledig bestand tegen epileptische aanvallen. We vermoeden dus dat we antidepressiva kunnen gebruiken bij de behandeling van epilepsie. Depressie en epilepsie komen vaak samen voor. Het zou fantastisch zijn om beide aandoeningen in monotherapie aan te pakken. Bovendien maakt monotherapie meteen komaf met overdosering, die het anti-epileptische ondermijnt.”

6. Golfkarton is dood. Leve het honingraatkarton !

Het ziet er wel leuk uit, zo’n honingraatkarton. Al heeft zijn bestaansreden niets met design te maken. De departementen Materiaalkunde en Werktuigkunde van de KU Leuven ontwikkelden het honingraatkarton voor zijn uitzonderlijke capaciteiten : met minder grondstof (bomen dus) en een gewichtsbesparing van twintig procent evenaart het minstens de sterkte van golfkarton.

Eén extra proces is er nodig om van golfkarton ho- ningraatkarton te maken. Voor de productie van TorHex – zo heet het wereldwijd gepatenteerde karton – kunnen de kos-tenefficiënte machines van de golfkartonindustrie gebruikt blijven worden. Aan dat continue proces worden alleen twee kleine stappen toegevoegd : snijden en vouwen. “Een Zweed die al vijftig jaar in de golfkartonbusiness werkt, noemde het de grootste vernieuwing die hij ooit had meegemaakt”, zegt Ignaas Verpoest, die samen met Dirk Vandepitte het onderzoeksteam rond uitvinder Jochen Pflug begeleidt. “Het ho-ningraatkarton heeft dan ook heel wat troeven : het is twintig procent lichter dan golfkarton en heeft een pak minder grondstoffen nodig. Dat scheelt ettelijke miljarden vierkante meters bos per jaar. Bovendien is TorHex sterk in beide richtingen, terwijl golfkarton iets te gemakkelijk doorbuigt in één richting.” Een kleinschalige testproductie voor het honingraatkarton start vanaf volgend jaar in het Incubatiecentrum van de universiteit. TorHex zal net als zijn voorganger, het golfkarton, gebruikt worden in de verpakkings-, automobiel- en de meubelindustrie.

7. Snellere ontwikkeling van geneesmiddelen

Onderzoekster Ann Detroyer van de VUB ontwikkelde een nieuwe techniek om sneller te ontdekken hoe goed een geneesmiddel door het lichaam wordt opgenomen. Een belangrijke stap naar een snellere ontwikkeling van nieuwe medicijnen.

Hoe goed absorbeert het lichaam een kandidaat-geneesmiddel ? Het antwoord bepaalt mee of het middel oraal ingenomen kan worden, bijvoorbeeld als tablet of siroop. Het is een belangrijke stap in de ontwikkeling van het medicijn. Er bestaan verscheidene technieken om die zogeheten absorptie-eigenschap te meten. Eén ervan is de in-vitroanalyse van de passage van het middel door darmcellen. Die analyse is wel erg effectief, maar ook bijzonder tijdrovend. En traagheid is een grote hindernis in de hedendaagse farmaceutische ontwikkeling.

Het wetenschappelijke onderzoek maakt daarom al langer gebruik van chromatografie, een techniek die normaal gebruikt wordt om moleculen te scheiden. Het principe waarmee de moleculen gescheiden worden, vertoont grote gelijkenissen met de manier waarop een molecule, bijvoorbeeld van een kandidaat-geneesmiddel, een celmembraan passeert. In de chromatografische techniek moet de molecule namelijk door een scheidingskolom. De tijd die daarvoor nodig is, geeft een aanwijzing voor de mate waarin het geneesmiddel geabsorbeerd zal worden in de darm. De chromatografische techniek is dan wel sneller dan de in-vitroanalyse, maar toch nog steeds te tijdrovend om grote reeksen geneesmiddelen snel te meten.

Voor haar doctoraatswerk aan de vakgroep Analytische Scheikunde en Farmaceutische Technologie aan de VUB zocht én vond Ann Detroyer een snellere manier. Ze bouwde voort op het chromatografische systeem. Ze voegde bepaalde moleculen toe aan de laboratoriumopstelling om de analogie met de menselijke darmwand te verhogen : alleen dat al bleek de analysetijd te verkorten. Bovendien gebruikte ze een nieuwe soort scheidingskolommen die een veel snellere passage van de geneesmiddelen mogelijk maken dan de klassieke kolomsystemen. Gevolg : een kortere analysetijd, en dus een hoger aantal te meten molecules. Of nog : hoe meer stoffen onderzoekers kunnen analyseren, hoe groter de kans een nieuw medicijn te ontdekken.

Tekst Guinevere Claeys