Moderne
ingenieurs denken
synthetisch
PZC
Schedelreconstructie a la Armani
LYJaiHklCHsJ
Nederlands of Engels
27
Vernieuwend onderzoek
woensdag 24 maart 2004
RIEKS HOLTKAMP
.De ben buitengewoon geïnspi-
«rd geraakt door deze rec-
torsbaan", zegt prof. dr. Rutger
nn Santen, rector-magnificus
ian de TU/e en als hoogleraar
iatalyse verbonden aan de Fa-
.tlteit Scheikunde. „Er zijn in-
sressante ontwikkelingen op
ja gebied van onderwijs en
soderzoek, waarvoor heel veel
sbeuren moet."
D#vernieuwing van onderwijs
ni onderzoek een nieuwe im
puls moet krijgen, is ook de ge
achte van het ministerie van
Onderwijs en de Koninklijke
Academie van Wetenschappen.
Daartoe is de functie van Aca
demiehoogleraar in het leven
geroepen, die onder meer door
Van Santen vervuld gaat wor
den. „In deze periode van vijf
jaar krijg ik een goede kans om
bij te dragen aan de onderwijs
vernieuwing en aan de onder-
zoeksprofilering."
„Daarnaast zijn er nog nieuwe
initiatieven die we in samen
spraak met de andere techni
sche universiteiten in Neder
land ontwikkelen. Ik zie voor
mezelf een duidelijk rol in de
ze vernieuwingsprocessen,
maar die moeten op een gege
ven moment wel ingevuld wor
den met iets. Dat kan onder
zoek zijn, maar ook onderwijs
vernieuwing."
Wil vernieuwing van onderwijs
en onderzoek op de lange ter
mijn aan de TU echter werke
lijk gestalte krijgen, dan zal er
ook op de middelbare school
het een en ander moeten ver
anderen, meent Van Santen.
„Een ingenieur is iemand die
goed kan denken in systemen,
die dingen kan maken, die ver-
In bijna vijftig jaar heeft de TU/e een grote naam opgebouwd op het gebied van katalyse-
onderzoek, niet in de laatste plaats door de inspanningen van Rutger van Santen, die net als
zijn voorgangers kan bogen op ruime ervaring bij Shell. Met name de afgelopen tien jaar is
er een grote verschuiving opgetreden in het katalyse-onderzoek. „We kunnen inmiddels
voorspellen met welke stof de katalyse lukt en met welke stof niet en onder welke condi
ties."
„Maar het spannende is nu dat je van te voren met je technologische kennis het materiaal in
een bepaalde toestand moet maken om die gewenste reactie te laten plaatsvinden. Het
nieuwe zou zijn dat je het materiaal zichzelf laat vormen; dat je dus een systeem maakt dat
zichzelf aanpast aan de omstandigheden. In feite naar analogie van natuurlijke processen
die met enzymen en immuunsystemen in het menselijk lichaam plaatsvinden of vergelijkbaar
met autonome molecuulvorming die zich diep op de oceaanbodem afspeelt. Een groot ge
deelte van ons onderzoek is er nu op gericht om een relatie te leggen tussen die levenloze
wereld en de levende wereld en om de kennis van de levende wereld te gebruiken om nieu
we katalytische systemen te ontwikkelen."
Het gaat erom dat we die kennis gebruiken om 'adaptieve' systemen te ontwikkelen waar
door we niet van te voren alles hoeven te bedenken, maar waarbij het systeem zelf bedenkt
hoe het atomen en molecuelen moet dirigeren om een bepaalde reactie te laten plaatsvin
den. Een zelforganiserend systeem dat ongeveer functioneert zoals nu onze (lichaams)celle-
tjes. En dat is hartstikke spannend."
schillende componenten met
elkaar kan verbinden, die over
de bestaande disciplines als
werktuigbouwkunde, schei
kunde of elektrotechniek heen
een ontwerp kan maken. Maar
deze manier van synthetisch
denken komt nauwelijks voor
in de manier waarop op het
vwo over natuur- en scheikun
de wordt gesproken."
„Dat is nog sterk analytisch ge
richt. nog in de taal van de ne
gentiende eeuw, en niet in de
taal van de kinderen van nu.
Die krijgen op de computer de
hele wereld tot hun beschik
king via allerlei data en infor
matie. Maar die kinderen moet
geleerd worden hoe ze die data
kunnen verwerken in dingen
die nu iets betekenen voor
techniek en maatschappij. Het
gaat in feite om het probleem
oplossend vermogen toege
spitst op de vraagstukken van
onze eigen tijd. Daar aan kin
deren onderwijs over te geven
is een grote opdracht."
Om die nieuwe zienswijze op
scholen ingang te doen vinden
heeft de TU met Fontys Hoge
scholen een overeeenkomst ge
sloten om een geheel nieuwe
lerarenopleiding voor de exac
te vakken op te zetten. „Van
onze kant zijn wij verantwoor
delijk voor de technische en
wetenschappelijke vorming,
terwijl Fontys verantwoordelijk
wordt voor de onderwijskundi
ge en didactische kant."
„Het idee van deze opleiding -
voor wiskunde zijn we daar al
vrij ver in - is dat we daarmee
leraren gaan opleiden die in
het hart kunnen staan van de
onderwijsvernieuwing, maar
die ook inhoudelijk de kans
krijgen om de vemiewing ge
stalte te geven op de scholen.
We zijn nu met een wiskunde-
pilot bezig om dit voor te berei
den. maar we willen het ook
gaan doen voor natuur- en
scheikunde en dat vervolgens
als één natuurwetenschappelij
ke opleiding gaan aanbieden."
Op de universiteit wil Van San
ten de studenten meer keuze
mogelijkheden bieden. Tegelij
kertijd zal het onderwijs ge
plaatst worden in de interes
sante vraaggebieden van nu.
zoals biomedische technologie
en design. Ook vindt Van San
ten het belangrijk dat er in het
universitair onderwijs wordt
afgestapt van het denken in de
traditionele disciplines.
„We willen de Eindhovense
student een sterk eigen profiel
geven. Visie, probleemoplos
send vermogen en onderne
merschap zijn daarin de kern
woorden. Mensen met visie be
grijpen welke problemen er
zijn in de maatschappij. Zij be
grijpen welke belangrijke tech
nische ontwikkelingen nodig
zijn om dat soort problemen
op te lossen. Dat is academi
sche vorming, die over de gren
zen van scheikunde, natuur-
Prof. dr. Rutger van Santen bij de
e-Mu, de 'emotierobot', een ont
werp van Christoph Bartneck van
Industrial Design van de TU/e.
Foto René Manders
kunde of elektronica heen
gaat. Zij leren die vertaalslag te
maken naar hun discipline,
maar vanuit het probleem zelf,
dus vanuit de breedte."
Op basis van ontwerpgestuurd
onderwijs zullen studenten op
hun latere beroepspraktijk
worden voorbereid. De input
van deeltijdhoogleraren die
ook een functie bekleden in de
internationale industrie, is heel
belangrijk voor een vroege
oriëntatie op de professionele
carrière. Ook komen studenten
al vroeg in contact met een af
nemer. meestal iemand uit de
industrie die een bepaald pro
bleem bij de faculteit heeft
neergelegd. „In dit ontwerpge-
stuurde onderwijs wordt de
kennis die ze vanuit hun disci
pline opdoen verder verbreed.
Biomedische technologie is
daar al heel ver mee, maar ook
werktuigbouw en scheikunde
zijn ermee bezig. Ook worden
studenten in de gelegenheid
gesteld om niet alleen cursus
sen te volgen op het gebied van
ondernemerschap, maar ook
wanneer ze op basis van hun
onderzoek geïnteresseerd zijn
om een eigen bedrijf te starten
kunnen we dat faciliteren."
Fossielen
Om de huidige veranderingen van het klimaat beter te kunnen
begrijpen is het van belang om soortgelijke veranderingen uit
het verleden te bestuderen. De hoogvlakte van Bogota in de
Colombiaanse Andes leent zich hier uitermate goed voor. Gele
gen nabij verscheidene kritische vegetatiezones, worden kli
maatsveranderingen weerspiegeld in verschuivingen van deze
zones, en dat heeft een impact op de biogeo-chemie van de
omgeving. De hoogvlakte was eens de locatie van een groot
meer. Amoud Boom bestudeerde voor zijn promotieonderzoek
moleculaire plantfossielen afkomstig uit oude sedimenten van
het meer. Onderzoek aan moleculair stabiele koolstofisotopen
laten een nog niet eerder opgemerkte dynamiek van tropische
grassen zien. Deze dy
namiek bleek veroor-
zaakt te zijn door het
klimaat.
Rijst
Om de rijstoogst bij
niet-optimale omstan
digheden te verbeteren,
kunnen rijstveredelaars
het best rassen maken
die onafhankelijk van
de mate van bemesting
goed presteren. Als de
rijst echter in een zoute
omgeving moet
groeien, moeten zij daarvoor specifiek aangepaste rassen ont
wikkelen. Dit ontdekte de Gambiaanse onderzoeker Baboucarr
Manneh tijdens zijn NWO-promotie-onderzoek. Manneh on
derzocht de variatie in de opbrengst van rijst en de mogelijk
heden om deze voor uiteenlopende milieu-omstandigheden
met veredeling te verhogen. Wat de bemesting betreft kan de
veredeling zich het best richten op breed aangepaste rassen
die onafhankelijk van de bemesting goed presteren. Voor de
teelt op verzilte bodems echter zijn rassen nodig met een ge
netische aanleg die ze geschikt maakt voor deze specifieke
omstandigheden.
Landschappen
Aan het einde van de zestiende eeuw werd landschapschilder
kunst een ware mode in Italië. Als verklaring wordt veelal ver
wezen naar de aanwezigheid van Noord-Europese schilders in
Italië. Onderzoekers veronderstellen dat het thema een uiting
is van een nieuwe, moderne blik op de wereld.
Promovendus Arnold Witte toetste deze veronderstelling door
bestudering van een Italiaanse koper van de schilderijen; de
Romeinse kardinaal Famese. Hij bracht rond 1600 een collec
tie landschapschilderijen bijeen. Op grond van de bijzondere
positie van de opdrachtgever, de thema's van de schilderijen
en hun plaats in Famese's huis. stelt Witte dat de schilderijen
niet om esthetische redenen werden verzameld. Ze vormden
een religieus en devotioneel parcours in de woning van de kar
dinaal. Witte concludeert dat de populariteit van de landschap
schilderkunst in het zestiende-eeuwse Italië geen uiting was
van een moderne blik op de wereld, maar van religieuze ver
nieuwing. Ze was het gevolg van nieuwe devotionele metho
den die de natuur voorstelden als het Boek van de Schepping
en een middel om tot God te komen.
Ijstijd
Analyses van kernen uit de Pleistocene ijskappen op Antarctica
en Groenland lijken er op te wijzen dat aardse temperatuur
stijgingen veel meer samenhangen met een toenemende con
centratie van methaan (CH4) in de atmosfeer, dan met een toe
name van het gehalte aan koolzuurgas (C02). Volgens prof. A.J.
van Loon (geologie), bestaan er aanwijzingen dat gashydraten
(een soort ijsachtige verbindingen van methaan en watermole
culen) een belangrijke rol hebben gespeeld in de toename van
de atmosferische methaanconcentratie. De hydraten zijn af
komstig uit permafrostgebieden of - vooral - de zeebodem.
De gashydraten winnen terrein in de verklaring van snelle (al
thans op geologische tijdschaal) stijgingen van atmosferische
methaanconcentraties en een daarmee samenhangende op
warming van de aardse atmosfeer. Een toename van het met-
haangehalte in de atmosfeer kan ook worden veroorzaakt door
een uitbreiding van de oppervlakte van zogeheten 'wetlands'
(de moerassige gebieden met ondiep water en onregelmatige
drogere stukken land).
Door BERT MEIJER
J)oyou ever wonder how polar fish survive
when their body fluids should, by all logic,
freeze", vraagt de docent biologie in zijn
les of college. Nature who always thinks of
everything, has provided them with antifreeze
glycoproteins, biomolecules that lower the
freezing temperature of the body fluids", ver
volgt hij. Dit of iets dergelijks zullen de
studenten binnenkort te horen krijgen
in hun colleges. Ongemerkt en bijna
zonder discussie wordt het Engels als
meest favoriete taal voor het onderwijs
naar voren geschoven. Steeds grotere de
len van het hoger onderwijs zullen in
het Engels gegeven worden. Er zijn zelfs
al middelbare scholen die de lessen zo
wel in de Nederlandse als in de Engelse
taal aanbieden.
Waarom doen ze dit? Twee redenen lig
gen hieraan ten grondslag. Ten eerste
kunnen buitenlandse studenten op deze
wijze gemakkelijker in Nederland ko
men studeren. Ten tweede is er een ster
ke wens om internationaal een geweldig
figuur te slaan als onze scholieren en
studenten zich in het buitenland presen
teren. Op zich zijn dit twee valide rede
nen, maar wat zijn de gevolgen van deze
daad voor de diepgang van de feitelijke
kennisoverdracht? Ik ben bang dat dit
punt amper heeft mee gespeeld in de be
sluitvorming. Want als dit wel was ge
beurd, dan had men zich wellicht nog
drie keer bedacht. De scholieren en stu
denten zullen inderdaad in het buiten
land een goed figuur slaan met hun bo
vengemiddeld gevoel voor de Engelse
taal. maar helaas niet met hun diep
gaande kennis.
!*eem het volgende voorbeeld. Neder-
•ands is je moedertaal, je hebt aanleg
voorde natuurwetenschappen en mole
culaire biologie lijkt je een prachtig vak
gebied. Je weet er nog heel weinig van
e«gaat daarom naar een universiteit.
Voordat je de basis werkelijk beheerst
worden de colleges in het Engels gege
ven. Je hebt er moeite mee; je vindt niet
voor niets het abstracte zo leuk. Maar je
medestudenten hebben gelukkig dezelf
de problemen.
Je angst het niet te kunnen volgen,
vloeit helemaal weg als blijkt dat de do
cent de Engelse taal amper machtig is. Je
kunt het goed volgen, maar van de origi
nele leeropdracht blijft weinig over. Elke
inhoudelijke moeilijkheid verdwijnt in
de gebrekkige talenkennis van student
en docent. Voor buitenlandse studenten
geldt hetzelfde, want ook zij zijn de En
gelse taal zelden machtig.
Het probleem is het volgende. We probe
ren weer eens meerdere doelen tegelijk
te realiseren om de magische synergie te
verkrijgen. Maar het zal niet de eerste
keer zijn, dat we van beiden het slecht
ste krijgen. Mijn remedie is duidelijk.
Zorg dat alle studenten de Engelse taal
machtig worden middels bekende les
methoden. Leer de diepgaande kennis in
de Nederlandse taal, dan kun je al je
energie gebruiken om je de moeilijke
materie eigen te maken. En iedereen die
zegt datje een inhoudelijk moeilijke dis
cussie net zo goed volgt in je eigen taal
als in een vreemde taal, liegt of kent een
perfecte beheersing van de vreemde taal.
Hopelijk komen vele onderwijsdeskun
digen snel tot inkeer. Beter ten halve ge
keerd, dan ten hele gedwaald. Universi
teiten zorg voor het beste onderwijs in
je eigen taal. Als je uitgestudeerd bent
en wetenschap gaat doen, is het over
schakelen naar het Engels vroeg genoeg.
Doen we dit niet, zal ik goede studenten,
die werkelijk in de inhoud van een vak
gebied geïnteresseerd zijn, adviseren om
hun studie in het buitenland te doen. En
zo breken we ons prachtige onderwijs
steeds verder af.
Door RON BUITENHUIS
Om een patiënt na een ongeval
of hersenoperatie hetzelfde
aangezicht terug te geven, heb
je maatwerk nodig. Mechani
sche ontwerpers van de Univer
siteit Maastricht en (plastische)
chirurgen van het academisch
ziekenhuis spelen het als eer
sten en enigen in Nederland
klaar.
Het eindresultaat is oneerbie
dig gezegd niet meer dan een
'dekseltje' van titanium. Wel
een dekseltje dat om te begin
nen haarfijn past in de schedel-
wond en ook nog eens exact de
vorm heeft van het hoofd van
de patiënt. Zo nauwkeurig, dat
je na verloop van tijd niet eens
meer ziet dat iemand een
zwaar schedelletsel of hersen
operatie heeft gehad.
Dat was twintig jaar geleden
anders. Mensen die na een on
geval of een zware operatie een
gapend gat in hun schedel had
den, moesten maar hopen dat
hun chirurg als kind goed was
in kleien en boetseren. Met
botcement - vergelijkbaar met
de klei waarin je moet happen
voor een nieuw kunstgebit -
werd het schedelgat dichtge
maakt. Letterlijk met knip- en
buigwerk. Het gat was uitein
delijk dicht, maar het aange
zicht en de schedelvorm van de
patiënt waren meestal totaal
veranderd.
Tien jaar geleden kwam een
techniek waarbij van de sche
del een CT-scan werd gemaakt.
Met behulp van die datagege-
vens werd vervolgens van
kunststof een namaakschedel
gemaakt. Op dat namaakmodel
werd het gat wederom hand
matig met was en klei gedicht.
3-D scanmodel van
een gehavende sche
del (links), waarvoor
een precies passend
titanium dekseltje
(rechts) gefreesd is.
Boven- en onderkant
van de schedel zijn
weggelaten om com
putergeheugen te
sparen.
Illustraties:
IDEE Maastricht
Van het 'dekseltje' dat zo ont
stond. werd een stempel ge
maakt. die vervolgens naar een
gespecialiseerd bedrijf werd ge
stuurd dat een titaniumplaat in
de vorm van de stempel perste.
Een proces dat vele weken
duurde.
Probleem was dat het dekseltje
wel paste maar niet zonder na
den. waardoor je toch allerlei
oneffenheden bleef zien. Het
dekseltje was en bleef per slot
van rekening het resultaat van
een soort boetseerwerk. Een
procédé overigens, dat vandaag
de dag nog in nagenoeg alle
Nederlandse en Europese zie
kenhuizen wordt toegepast.
Behalve in Maastricht. Daar
heeft intensieve samenwerking
tussen de chirurgen van het
AZM en technici van de univer
siteitsafdeling IDEE (Instru
ment Development Enginee
ring Evaluation) geleid tot
een Rapid Implant Facility. In
enkele dagen tijd kunnen van
titanium schedeldekseltjes
worden gemaakt (maar ook an
dere botdelen zoals kaken en
ruggenwervels). die wèl naad
loos passen.
Na een CT-scan van de schedel
worden op de computer de we
ke delen (huid en vel) wegge
poetst. zodat je virtueel alleen
het echte schedelbot over
houdt. Met geavanceerde CAD-
software wordt op het beeld
scherm een dekseltje voor het
schedelgat ontworpen, precies
in de vorm van de schedel. Ver
volgens wordt het dekseltje op
een computerscherm virtueel
en drie-dimensionaal bewerkt
totdat het naadloos in het sche
delgat past. als een dekseltje op
een suikerpotje. Dus compleet
met een uitgespaarde rand aan
de binnenzijde
„Met de computergegevens
wordt vervolgens een vijfassige
freesmachine geprogram
meerd. die met speciaal gehar
de boortjes het gewenste dek
seltje uit een massief blok tita
nium freest", zegt technisch
projectleider Paul Laeven. „Pre
cies in de vorm en de dikte van
het virtuele 3-D model in het
CAD-programma. Als een chi
rurg bij een hersenoperatie
vooraf precies aangeeft waar
en hoe hij een gat in de schedel
gaat maken, kan het latere
dekseltje bij wijze van spreken
al gemaakt worden voordat de
patiënt op de operatietafel
ligt."
„Kunststof heupen en polsen
kun je inmiddels in alle vor
men en maten bestellen", zegt
plastisch chirurg René van der
Hulst. „Dat zijn als het ware
confectiepakken. Wat wij no
dig hebben zijn implantaten
die tailor-made zijn. Zeg maar
de Armani's onder de pakken.
Waarheidsgetrouwe schedel
vormen, kaken en jukbenen,
zodat de patiënt na de operatie
geen ander aangezicht heeft.
Dit is een enorme vooruitgang
in de plastische chirurgie,
waarvoor grote belangstelling
bestaat bij de collega's in de
rest van Nederland en Europa.
Het geïntegreerde proces dat
wij hebben, vind je in hooguit
vijf, zes andere medische cen
tra in de wereld."
De betrokken technici en medi
ci kijken al weer vooruit. „We
onderzoeken momenteel of we
in plaats van titanium, ook bot-
vervangend materiaal (een spe
ciale soort kalk/keramiek) drie
dimensionaal kunnen frezen",
zegt mond-, kaak- en gezicht
chirurg Jules Poukens. „Omdat
botvervangend materiaal po
reus is. kan het lichaam zelf op
de plaats van de wond of de
breuk nieuw botweefsel aan
maken. Het botvervangend ma
teriaal breekt na zes tot twaalf
maanden af en dan groeit de
schedel, het jukbeen of de nek-
wervel onder bepaalde omstan
digheden weer zelf aaneen. De
ze techniek zou binnen één tot
twee jaar toepasbaar kunnen
zijn."
gij is een van de speciaal door het
ministerie van Onderwijs, Cultuur en
Wetenschap aangestelde
Academiehoogleraren die de
tomende jaren het onderzoek en
onderwijs in de technische- en natuur
wetenschappelijke vakken moet helpen
vernieuwen. Een spannende en interessante
opdracht, vindt TU/e rector-magnificus Rutger van
Santen, die bovendien de universiteit ver overstijgt.
