focusgebied chemie in relatie met fysica en materiaalkunde

Populaire samenvattingen toegekende TOP-, ECHO-, ECHO-STIP-subsidies 2012-2013
(alfabetische volgorde per focusgebied)
FOCUSGEBIED CHEMIE IN RELATIE MET BIOLOGISCHE/MEDISCHE WETENSCHAPPEN
TOP-subsidie

Prof. dr. P. Gros (UU) en prof. dr. ir. A.J. Koster (LUMC) - Aanzetten tot afvalverwijdering uit het
lichaam – initiatie van het complementsysteem
In dit voorstel willen wij het werkingsmechanisme van complement-initiatie ontrafelen en de
daaropvolgende aanval op een bacterie, virus of afstervende gastheercel m.b.v. een modelsysteem
in kaart brengen. De uitkomsten van dit onderzoek bieden fundamentele inzichten in het
immuunsysteem, die van belang kunnen zijn voor nieuwe therapeutische antilichamen gericht tegen
tumoren.

Prof. dr. J.J.C. Neefjes en prof. dr. H. Ovaa (NKI) - Chemische biologie van het afweersysteem
Wij zoeken nieuwe mogelijkheden om antigen kruispresentatie te bevorderen met behulp van
chemische stoffen om vaccins tegen griep en het aids virus te verbeteren. Vaccinatie is in essentie
niet veranderd sinds de tijd van Pasteur en Koch. Onze benadering zou dit kunnen veranderen en
verbeteren.
ECHO-subsidie

Dr. K. Blank (RUN) - Mechanical manipulation of enzyme activity: a novel approach to investigate
and engineer allosteric regulation?
How is the signal received at an allosteric site propagated to an enzyme‟s active site? The
corresponding pathways will be investigated by probing the propagation of mechanical strain. This
project will provide a better understanding of allosteric regulation and define new guidelines for the
design of novel allosteric enzymes.

Prof. dr. ir. L. Brunsveld (TU/e) - Zelf-assemblerende moleculaire platformen als synthetische
celcomponenten
Integratie van synthetische materialen in cellen is een inspiratie voor chemici om de moleculaire
processen in de cel te kunnen begrijpen en beïnvloeden. In dit project worden zelf-assemblerende
moleculaire materialen gebruikt als platform om cellulaire signaalprocessen te sturen. Hiermee
komen we een stap dichter bij nieuwe functionele synthetische cellen.

Dr. J. Goedhart en prof. dr. Th.W.J. Gadella Jr (UvA) - Het zichtbaar maken van de chemie in cellen
die leidt tot beslissingen
In dit onderzoek worden nieuwe sensoren ontwikkeld, zodat de chemische toestand van meerdere
biomoleculen tegelijkertijd zichtbaar gemaakt kan worden in een levende cel. De nieuwe sensoren
worden gebruikt om de chemie tussen signaaltransductie eiwitten in cellen zichtbaar te maken.
Uiteindelijk kunnen we hiermee door een microscoop zien, hoe een cel een beslissing maakt.

Prof. dr. M.L. Groot (VU) en prof. dr. K.J. Hellingwerf (UvA) - Bewegingen in eiwitten, goed of slecht
voor functie?
Wij gebruiken een modelsystem, het signaaltransductie-eiwit PYP, om te bestuderen hoe een eiwit
reacties, en dus functie, mogelijk maakt. Met ultrasnelle laserspectroscopie bepalen we welke
eiwitten niet werken, en „filmen‟ dan hoe een niet-werkend eiwit weer werkend wordt, en welke
veranderingen in de structuur dit mogelijk maken.

Prof. dr. A.B. Houtsmuller en dr. ing. W.V. Vermeulen (EMC) - Een moleculaire schakelaar in de DNA
schade respons
DNA schade veroorzaakt door zonlicht kan tot huidkanker en vroegtijdige veroudering leiden. Recent
is gebleken dat cellen anders reageren op getemperd dan op fel zonlicht. Moleculen die de schade
opsporen lijken hier een belangrijke rol in te spelen. In het voorgestelde onderzoek zal worden
onderzocht hoe dit precies werkt.

Prof. dr. J.A. Killian (UU) - Natieve nanodiscs: een nieuwe kijk op membraaneiwitten
Het onderzoek gaat over speciale polymeren die fragmenten uit membranen kunnen halen in de
vorm van kleine discs. Omdat de discs eenvoudig gezuiverd kunnen worden, ontstaat de unieke
situatie dat membraaneiwitten rechtstreeks bestudeerd kunnen worden in hun natieve omgeving met
technieken die niet toepasbaar zouden zijn in intacte membranen.

Dr. A.I.P.M. de Kroon (UU) - Acyltransferases en membraanflexibiliteit
De flexibiliteit van biologische membranen wordt bepaald door de verhouding tussen flexibele en
rigide vetzuurstaarten in de membraanlipiden. Acyltransferases zijn eiwitten die vetzuurstaarten in
nieuw te synthetiseren lipiden inbouwen. Dit project beoogt de onlangs ontdekte, onverwachte rol
van acyltransferases in het reguleren van de flexibiliteit van cellulaire membranen op te helderen.

Dr. L.M.J. Kroon-Batenburg (UU) - Haal al het mogelijke uit een diffractiepatroon; gebruik van
diffuse röntgenverstrooiing in de beschrijving van macromoleculaire structuren
Onze huidige kennis van structuren is voor een groot deel gebaseerd op kristallografische gegevens.
In de meeste kristallen vertonen grote moleculaire complexen sporen van intrinsieke beweeglijkheid,
welke juist belangrijk is voor hun functie. In dit project willen we methoden ontwikkelen om de
interne beweeglijkheid van de moleculen te achterhalen uit diffuse röntgenverstrooiing.

Prof. dr. R. Leurs en Dr. H.F. Vischer (VU) - GPCR signalering: de sturende rol van eiwit-eiwit
interacties
GPCR-eiwitten vertalen externe stimuli in intracellulaire biochemische signalen en zijn cruciaal voor
communicatie tussen cellen. Recentelijk is ontdekt dat verschillende stimuli via dezelfde receptor
andere signalen kunnen activeren en dat bovendien meer intracellulaire eiwitten dan gedacht werd
hier een sturende rol in hebben. In dit project onderzoeken wij deze nieuwe aspecten.

Prof. dr. G.A. van der Marel (UL) - De synthese van moleculair gereedschap, waarmee de posttranslationele veranderingen van pili eiwitten van ziekteverwekkende bacteriën kunnen worden
gekarakteriseerd en gedetecteerd
De ziekteverwekkende Neisseria bacteriën bezitten pili (haartjes) op de buitenkant van hun
membranen, die belangrijk zijn voor herkenning van onder meer gastheercellen. Pili eiwitten worden
regelmatig door deze bacteriën veranderd. Moleculair gereedschap, waarmee deze veranderingen
kunnen worden gekarakteriseerd zal inzicht geven in de relatie tussen pili en de ziekteverwekkende
eigenschappen.

Dr. M.M. Maurice (UMCU) - Communicatie via de celmembraan
Cellen communiceren via het uitscheiden van signalen die worden opgevangen door buurcellen via
specifieke receptoren op het celoppervlak. Deze receptoren vertalen dit signaal naar het celinterieur
waardoor de functie van de cel verandert. Dit project beoogt het mechanisme te ontrafelen waarmee
de Frizzled receptor signalen doorgeeft aan stam- en kankercellen.

Prof. dr. J. van der Oost (WUR) - De reis van de Argonauten
Alle bekende levensvormen bevatten Argonaut eiwitten. Net als de gelijknamige helden uit de
Griekse mythologie, spelen deze eiwitten een belangrijke controlerende en beschermende rol. Wij
gaan de biochemische mechanismen bestuderen van uiteenlopende typen bacteriële Argonauten, om
die kennis vervolgens te gebruiken in pogingen om DNA schade bij mensen te repareren.

Dr. ir. R.P. van Rij (UMCSR) - Kleine RNAs in de afweer tegen virussen in de mug
Muggen kunnen belangrijke ziektemakers overdragen, zoals het Dengue virus (knokkelkoorts). Het
antivirale immuunsysteem van de mug (RNA silencing) onderdrukt de virusvermenigvuldiging. De
onderzoekers bestuderen het mechanisme van deze afweer.

Prof. dr. M. Ubbink (UL) - Kan er chemie zijn tussen twee eiwitten?
Twee eiwitten aan elkaar laten binden is als een capsule dokken aan het internationaal ruimtestation
met je ogen dicht. In dit onderzoek wordt de rol opgehelderd die elektrische ladingen op de eiwitten
spelen tijdens het bindingsproces.

Dr. L.M. Veenhoff (UMCG) - De schatkist lek: selectiviteit van het kernporiecomplex gedurende
veroudering
Transport van en naar de kern, waar het DNA is opgeborgen, wordt grotendeels verzorgd door het
kernporiekomplex. De controle hierover is van belang voor bijvoorbeeld de aanmaak van nieuwe
eiwitten of gecontroleerde celdeling. We onderzoeken met experimenteel werk en computer
modellen hoe tijdens veroudering dit transport verandert.
ECHO-STIP-subsidie

Dr. ir. T.F.A. de Greef (TU/e) - Ontwerpen van celvrije biochemische circuits via een moleculaire
netwerk strategie
Moleculaire netwerken in de levende cel maken gebruik van slimme controle principes gebaseerd op
positieve en negatieve feedback om inkomende signalen te verwerken. In dit voorstel trachten de
onderzoekers om deze complexe signaalnetwerken in-vitro te reconstrueren door middel van
zelfassemblage van DNA.

Dr. M. van der Stelt en dr. L.H. Heitman (UL) - Verklikkers voor medicijnen
Slechts 1 op de 14 potentiële medicijnen haalt de markt. Er is behoefte aan nieuwe technologieën
die voorspellen of een molecuul geschikt is als medicijn. In dit voorstel gaan de onderzoekers op
zoek naar moleculen, die rapporteren of een kandidaat-geneesmiddel is aangekomen op de plaats
van bestemming in het lichaam.
FOCUSGEBIED CHEMIE IN RELATIE MET FYSICA/MATERIALEN
TOP-subsidie

Prof. dr. B.L. Feringa (RUG) - Molecular Motors, in control of molecular motion
Op nanoschaal zijn moleculaire motoren essentieel voor een groot aantal functies in levende
organismen terwijl op macroschaal onze wereld zonder motoren en machines haast ondenkbaar is.
In dit onderzoeksprogramma worden licht-aangedreven moleculaire motoren ontwikkeld en de
rotatie en translatie bewegingen op nanoschaal onderzocht. De inzichten worden gebruikt om de
collectie beweging van deze motoren te benutten voor nieuwe materialen en biomedische
toepassingen zoals slimme antibiotica en een “moleculaire pacemaker”.

Prof. dr. D.H. Parker en dr. S.Y.T. Van de Meerakker (RUN) - Imaging Astrochemistry in the lab: Cold
collisions, VUV photochemistry, and ice surfaces
The powerful velocity map imaging technique invented in Nijmegen will be applied to several
chemical processes taking place in outer space. The goal is to helping us understand what is
happening with molecules in space and how, in the long run, that might help identify the origin of life.
ECHO-subsidie

Prof. dr. W.J. Buma en dr. S. Woutersen (UvA) - Optisch versterkt vibrationeel circulair dichroisme
Chiraliteit speelt een fundamentele rol bij de bepaling van de chemische en biologische activiteit van
moleculaire systemen. In dit project wordt een nieuwe methode ontwikkeld om de stereochemie van
chirale moleculen te bepalen. De sterk verhoogde gevoeligheid van de methode maakt unieke
ruimte- en tijds-opgeloste moleculaire studies mogelijk.

Prof. dr. ir. M. Dijkstra (UU) - Colloïdale krachten door fluctuaties in het oplosmiddel
Kritische Casimir krachten treden op in een oplosmiddel, dat net begint te ontmengen. Hierdoor
ontstaan grote fluctuaties in het oplosmiddel, die een kracht veroorzaken tussen colloïdale deeltjes.
Deze kracht hangt sterk af van de temperatuur, de adsorptie eigenschappen van het oplosmiddel op
het colloïde, en de zout concentratie. In dit onderzoek willen we met behulp van simulaties beter
inzicht krijgen hoe deze krachten hiervan afhangen.

Dr. A. Imhof (UU) - Van top tot teen: Colloïdale staafjes met een gradiënt in oppervlaktechemie
In dit onderzoek worden staafvormige microdeeltjes gemaakt met een chemische samenstelling die
tussen de uiteinden geleidelijk, of juist in een sprong, varieert. Het gedrag van zulke deeltjes kan
worden aangestuurd met behulp van elektrische spanning, licht, of zelfs een chemische reactie die
aan een uiteinde plaatsvindt.

Prof. dr. M.A.G.J. Orrit (UL) - Toverstokje: Fluorescentieversterking door goud nanostaven
Wij zullen de versterkte optische velden in de nabijheid van geïsoleerde gouden nanodeeltjes
gebruiken om (zeer) zwakke lichtbronnen individueel waar te nemen. Deze generalisatie van singlemolecule spectroscopie zal worden toegepast i) op de detectie van absorberende en zwak
emitterende ionen, eiwitten en andere moleculen, en ii) op fluorescentiecorrelatie (FCS) bij veel
hogere concentraties dan in gangbare experimenten.

Prof. dr. D.A.M. Vanmaekelbergh (UU) - Halfgeleider superstructuren gemaakt van colloïden die als
atomen reageren
Nanokristallijne colloïden kunnen zich vreemd gedragen. Waar ze normaal als “harde bollen”
kristalliseren, vonden wij dat nanokristallen ook reactief kunnen worden en met een specifiek facet
aan elkaar binden, in analogie met atoomorbitalen. In het onderzoeksvoorstel willen we dit proces
begrijpen en gebruiken voor de fabricage van nanogestructureerde halfgeleiders.
ECHO-STIP-subsidie

Dr. P. Gori-Giorgi (VU) - Nauwkeurige theoretische beschrijving voor overgangsmetalen
Overgangsmetalen zijn van cruciaal belang binnen de scheikunde, voornamelijk als katalysatoren.
Katalysatoren zorgen ervoor dat chemische reacties efficiënter en schoner verlopen. De huidige
theoretische modellen zijn te onbetrouwbaar om de werking van overgangsmetalen goed te
begrijpen. Dit onderzoek gaat de theoretische modellen verbeteren met behulp van een nieuw
ontwikkelde theorie.

Dr. I. Swart (UU) - Welk atoom is dat? Atomen identificeren met een krachtmicroscoop
Met een krachtmicroscoop kan de geometrische structuur van moleculen in beeld gebracht worden.
Er kan echter niks gezegd worden over uit welke elementen een molecuul bestaat. De onderzoekers
gaan methodes ontwikkelen zodat tegelijkertijd de structuur afgebeeld kan worden en de atomen
geïdentificeerd kunnen worden.

Prof. dr. A.H. Velders (WUR) - Multivalente Orthogonale Nanodeeltjes Aggregaten en hun Ligand
Interacties Studie van het Assemblageproces (MONALISA)
Nanodeeltjes (goud of kwantumdeeltjes) worden geassembleerd in clusters door speciale reversibele
„lijm-moleculen‟ te gebruiken. De nanodeeltjes (van 2 tot 20 nanometer) en clusters (van 10 en 500
nanometer) hebben verschillende optische eigenschappen. Zowel het vormen als verbreken van de
clusters wordt bestudeerd, alsook de toepassing van beide processen als sensorsystemen.

Dr. I.K. Voets (TU/e) - Knutselen met klevende colloïden
TU/e wetenschappers combineren supramoleculaire en colloïd chemie voor de ontwikkeling van een
nieuw modelsysteem voor zachte materialen zoals verf, inkt, en levensmiddelen. Hiermee
bestuderen de onderzoekers in hoeverre ze de microstructuur kunnen beïnvloeden door de
plakkracht tussen colloïden, essentiële bouwstenen van veel materialen, op een slimme manier te
controleren.
FOCUSGEBIED CHEMIE IN RELATIE MET TECHNOLOGIE/DUURZAAMHEID
TOP-subsidie

Prof. dr. ir. E.J.M. Hensen (TU/e) - Structuurverandering van Metaalnanodeeltjes gedurende een
Katalytische Reactie
Geavanceerde diffractie- en modelleringstechnieken worden ontwikkeld voor het bestuderen van de
structuurveranderingen van metaalnanodeeltjes tijdens een katalytische reactie. Met deze informatie
kunnen we veel betere katalysatoren ontwerpen voor de omzetting van grondstoffen als aardgas en
biomassa naar transportbrandstoffen.
ECHO-subsidie

Dr. R.A.H. Engeln en prof. dr. ir. M.C.M. van de Sanden (TU/e) - Een nieuwe route naar opslag van
duurzaam opgewekte energie via de omzetting van CO2 naar CO met behulp van plasma
Omzetting van CO2 en water naar brandstof voor energieopslag biedt vele mogelijkheden op het
gebied van duurzame energietechnologie. Wij stellen een productieproces voor waarbij de
dissociatiestap van CO2 naar CO met behulp van plasma wordt bewerkstelligd. Deze nieuwe route
moet leiden tot een omzettingsefficiëntie die deze manier van energieopslag op grote schaal
inzetbaar maakt.

Prof. dr. V. Hessel en dr. T. Noël (TU/e) - Breken van de onbreekbare binding
De C-H binding is een van de meest voorkomende bindingen in organische moleculen. De binding is
echter enorm sterk en blijkt heel moeilijk selectief te breken. Met behulp van microreactoren zullen
de onderzoekers nieuwe methoden ontwikkelen om deze binding te breken en vervolgens te
gebruiken voor nuttige chemische transformaties.

Prof. dr. R.J.M. Klein Gebbink (UU) - Een nieuw ijzer-tijdperk?
Katalysatoren worden gebruikt om chemische reacties sneller en schoner te laten verlopen. Een
nadeel van de meeste huidige katalysatoren is dat zij gebruik maken van zware metalen, die niet
alleen duur maar meestal ook giftig zijn. IJzer is echter goedkoop en niet giftig en zal nu als
katalysator onderzocht worden.
ECHO-STIP-subsidie

Prof. dr. ir. M. van Sint Annaland en dr. F. Gallucci (TU/e) - Ontrafelen van de redox-kinetiek van
zuurstofdragers in chemical looping verbranding
Chemical looping verbranding is een nieuwe technologie voor energieproductie met geïntegreerde
CO2 afvangst via vaste zuurstofdragers. In dit onderzoek worden de processen die in de
zuurstofdragers optreden en hun effect op de bedrijfsvoering en efficiëntie van gepakt-bed reactoren
met behulp van experimenten en numerieke simulaties in detail in kaart gebracht.