Andrei Kirilyuk: INTERPHON
Al bijna 2000 jaar zijn mensen op zoek naar de steen der wijzen, waarmee ze eigenschappen van materialen kunnen veranderen. Hoewel het veranderen van lood in goud misschien net werkelijkheid is geworden, ook al gaat het maar om een paar atomen, zijn we daar in bredere zin nog heel ver van verwijderd. Met INTERPHON zal Kirilyuk kijken naar de bestaande ideeën over interacties tussen licht en materie. Er zal een onderzoeksgebied ontwikkeld worden op het kruispunt van niet-lineaire optica en ultrasnel magnetisme, waar materialen supersnel en energiezuinig gemanipuleerd worden door gebruik te maken van een kristalstructuur. Zo kan bijvoorbeeld van glas een magneet worden gemaakt, door materie te prikkelen met licht met een lange golflengte.
Deze fundamenteel nieuwe benadering is niet-thermisch (dus energiezuinig), ultrasnel en mogelijk universeel (omdat de kristalstructuur in alle kristalachtige materialen voorkomt).
Om dit te realiseren zal INTERPHON nieuwe onderzoeksmethoden ontwikkelen waarbij gebruik wordt gemaakt van korte en intense pulsen van een vrije elektronenlaser met een infrarood-tot-THz-bereik.
Het verkrijgen van controle over de kristalstructuur zou volgens Kirilyuk weleens de sleutel kunnen zijn tot het realiseren van een “fononische” steen der wijzen, die in staat is om ultrasnelle faseovergangen voor elkaar te krijgen en veranderingen permanent door te voeren.
Als dit lukt, zal het de grenzen van de kennis over zowel de fysica van vaste stoffen als niet-lineaire optica verleggen, met veel potentieel voor nieuwe opkomende technologieën.
Ronald van Rij: Hoe muggen zich verdedigen tegen virussen
De mug Aedes aegypti kan virussen overdragen die voor mensen gevaarlijk zijn, zoals de veroorzakers van dengue en gele koorts. Naast de virusoverdracht van mug op mens, kunnen sommige virussen de eierstokken en eicellen van vrouwelijke muggen binnendringen. Zo worden ze van moeder op nageslacht overgedragen en verspreiden ze zich in de muggenpopulatie. Dat gaat niet gemakkelijk: de virussen moeten daarvoor namelijk de afweerreactie van de mug overwinnen. Dit intrigerende conflict tussen virus en mug is tot nu toe nog niet bestudeerd.
Een belangrijk verdedigingsmechanisme van muggen tegen virussen bestaat uit kleine RNA-moleculen, genaamd PIWI-interacting RNAs (piRNAs). Van Rij en zijn team brengen deze verdediging in kaart, bijvoorbeeld door dit mechanisme in de mug uit te schakelen en te bestuderen wat er dan gebeurt. De onderzoekers kijken ook of virussen de verdediging saboteren om efficiënter overgedragen te worden. Verder willen ze onderzoeken of het mogelijk is om de verdediging van de mug zo bij te sturen, dat virusoverdracht naar mensen voorkomen wordt.
Ronald van Rij: ‘In dit project zetten we nieuwe genetische technieken in om te bestuderen hoe de verdediging tegen ziekteverwekkers werkt in een belangrijke muggensoort. Het project genereert fundamentele inzichten in conflicten tussen virus en gastheer en biedt mogelijk aangrijpingspunten voor de ontwikkeling van een nieuwe aanpak om virusoverdracht door muggen te remmen.'
Nico Sommerdijk: Verkalking van de aortaklep dynamisch in beeld brengen
Verkalking van de aortaklep leidt tot ernstige defecten aan het hart. Bij deze aandoening veranderen de structuur en samenstelling van het weefsel in de klep dat buiten de cellen ligt, de zogenaamde extracellulaire matrix. Die geeft normaalgesproken stevigheid en structuur aan weefsels. Waarom die structuur verandert is nog onbekend, vooral omdat er geen goede methodes zijn waarmee dit onderzocht kan worden. Daardoor is er momenteel geen therapie beschikbaar op basis van geneesmiddelen en is vervanging van de klep de enige beschikbare behandeling.
Sommerdijk gaat met zijn team geavanceerde elektronenmicroscopiemethoden ontwikkelen om te onderzoeken hoe de ziekte het aangedane weefsel verandert, hoe dat leidt tot verkalking en hoe die verkalking zich ontwikkelt. Daartoe maakt hij een model van menselijk aortaweefsel op een chip. In dit model kunnen de chemische en mechanische signalen worden toegepast die nauwkeurig nabootsen hoe verkalking ontstaat. Om de verkalkingsprocessen in beeld te brengen speelt de nieuwe transmissie-elektronenmicroscoop van het Radboudumc een belangrijke rol. Dit is de eerste elektronenmicroscoop ter wereld die specifiek gebouwd is om biologische processen op nanoschaal zichtbaar te maken in een vloeistof. Hiermee levert dit project de eerste dynamische beeldvorming van de verkalking van de aortaklep.
Nico Sommerdijk: 'Dit project maakt doorbraken mogelijk in het begrijpen van moleculaire processen in de matrix bij hartklepverkalking. Dat maakt de weg vrij voor de toekomstige ontwikkeling van behandelingen voor verkalking van de aortaklep op basis van medicijnen en mogelijk ook voor andere vormen van pathologische verkalking.'