Skip to ContentSkip to Navigation
Over onsNieuws en agendaNieuwsberichten

065 - Leren van de diatomee

Terug naar de natuur voor verbetering synthetische kiezelzuurproductie
06 juni 2006

Kiezelzuur of silica (siliciumdioxide) is een veelzijdig materiaal dat in de toekomst steeds meer ook voor allerlei belangrijke nanotechnologische toepassingen, zoals computerchips, gebruikt kan worden. De beste silicabouwers werken echter niet in een fabriek maar in de natuur: eencellige algjes, diatomeeën of kiezelwieren genaamd, zijn de meest ingenieuze silicaproducenten van de wereld. Sandra Hazelaar onderzocht hoe de diatomee zijn silicastructuren maakt, zodat we dat in de toekomst kunnen imiteren en daarmee het productieproces goedkoper en milieuvriendelijker kunnen maken. Hazelaar promoveert op 16 juni 2006 aan de Rijksuniversiteit Groningen.

Niemand kan zo goed silicastructuren maken als de diatomee. Dit eencellige algje – er zijn wel 10.000 verschillende soorten – bouwt schijnbaar moeiteloos een celwand die bestaat uit geraffineerd gevormde silicastructuren. Deze kiezelzuurcelwand vormt een robuust huisje dat waarschijnlijk dient als bescherming. Doordat dode diatomeeën gedurende miljoenen jaren naar de zeebodem zijn gezakt, zijn er dikke lagen met ‘diatomeeënaarde’ ontstaan. Dit silica wordt uit de zee gehaald en vervolgens onder andere verwerkt in autobanden, kattenbakkorrels en schuurmiddelen in tandpasta en schoonmaakmiddelen.

Kunstmatig silica
Omdat silica uit zee vaak vervuild is, zijn de toepassingen beperkt. Daarom wordt er tegenwoordig op kunstmatige wijze silica gemaakt. Dit is tot op heden een moeilijk en kostbaar proces, dat bovendien nogal milieuonvriendelijk is, want het productieproces moet plaatsvinden bij een hoge temperatuur, onder hoge druk en met sterke zuren. En dan nog is het eindproduct niet zo goed als dat van de diatomeeën. Silica van diatomeeën bevat, afhankelijk van de soort, poriën die 5 tot 40 nanometer groot zijn. Kunstmatig silica heeft poriën van hoogstens 15 nanometer. Het poriebereik is dus veel kleiner.
Dat is niet zo erg als je tandpasta maakt, maar de grootte van poriën is erg belangrijk als je silica wil gebruiken in filters of katalysatoren. Bovendien zal silica in de toekomst een belangrijke rol gaan spelen in allerlei nanotechnologische toepassingen. Hazelaar noemt als voorbeeld het vervoeren van medicijnen in holle bolletjes van silica die vervolgens hun vrachtje gedoseerd afgeven in het lichaam.

Pioniersonderzoek
Hazelaar: ‘Silica heeft erg veel potentie, maar de kunstmatige productieprocessen zijn vergeleken bij de natuur nogal primitief. Daarom heb ik geprobeerd het kunstje af te kijken van diatomeeën. Dat was echt een pioniersonderzoek. Er is nog zo weinig bekend over diatomeeën. Pas in 2003 is het eerste complete genoom van een diatomee ontrafeld. Met mijn onderzoek heb ik nu ontdekt dat de celwandformatie, die in totaal acht uur duurt, een erg snel proces is. In de soort die ik onderzocht heb, wordt de tweedimensionale structuur van de celwand, het raamwerk als het ware, al in het eerste kwartier gevormd.” Hazelaar is de eerste onderzoeker die dit heeft kunnen aantonen.

Porievormend eiwit
Ook ontdekte ze dat een van de eiwitten die binden aan silica een rol speelt bij de eiwitafbraak. Dit eiwit, ubiquitine genaamd, wordt in de diatomee voornamelijk gevonden in de buurt van de celwand. Hazelaar: ‘We vermoeden dat bepaalde eiwitten zich tijdens de celdeling ophopen in de celwand. Deze blijken op den duur weer afgebroken te worden, zodat er op de plekken waar die opgehoopte eiwitten zaten, allemaal kleine gaatjes ontstaan: de poriën. Ubiquitine is misschien wel verantwoordelijk voor dat afbraakproces. Welke eiwitten er precies worden afgebroken, is nog onbekend. Dat zou in een eventuele vervolgstudie uitgezocht moeten worden.’
Als deze eiwitten uiteindelijk ontdekt zijn, kunnen ze ingezet worden bij het maken van kunstmatig silica dat vergelijkbaar is met de silica in de diatomeeëncelwand. Dit productieproces zou dan aan de TU in Eindhoven, waarmee de Groningse onderzoekers samenwerken, verder ontwikkeld moeten worden. En allemaal dankzij dat kleine algje. Hazelaar: ‘De natuur is zo complex en bevat zoveel goede dingen waar wij van kunnen leren. Daaris dit een prachtig voorbeeld van.’

Curriculum Vitae
Sandra Hazelaar (Sneek, 1975) studeerde aan de HLO (Hoger Laboratoriumonderwijs) klinische chemie en medische microbiologie. Na haar afstuderen in 1998 ging ze werken bij het laboratoriumcentrum van het UMCG. In 2000 begon ze met haar promotieonderzoek bij de vakgroep Mariene Biologie van de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Rijksuniversiteit Groningen. Ze werkt inmiddels bij het biotechnologiebedrijf Kiadis. Hazelaar promoveert tot doctor in de Wiskunde en Natuurwetenschappen. Haar promotoren zijn prof.dr. W.W.C. Gieskes en prof.dr ir. H.J.W. de Baar. De titel van haar proefschrift luidt: Nanoscale architecture. The role of proteins in diatom silicon biomineralization.

Noot voor de pers
Meer informatie: drs. S. Hazelaar, tel.: 050) 547 4270 (werk), e-mail: s.hazelaarr@home.nl

Laatst gewijzigd:15 september 2017 15:23

Meer nieuws