Gezocht: computers met een neus voor lekker eten

Een week lang stortten jonge onderzoekers zich in het Lorentz Center in Leiden op problemen waar bedrijven mee worstelen. Vijf bedrijven meldden zich met een industrieel probleem waar ze hulp bij kunnen gebruiken. Aan de onderzoekers de taak om met hun frisse blik en eigen expertise tot wetenschappelijke oplossingen te komen.

In die opzet is ook deze editie van Life Sciences with Industry geslaagd. "Ik sta versteld van het resultaat", zegt Emine Korkmaz van het bedrijf FEI, dat elektronenmicroscopen ontwikkelt. FEI liet de onderzoekers uitpluizen hoe je biologische monsters die je met een elektronenmicroscoop wilt bestuderen gemakkelijker en efficiënter kunt voorbewerken. Korkmaz: "De onderzoekers kwamen met een zeer gedegen oplossing. Hun analyse van het probleem overtreft die van vele onderzoekers die al jaren in dit vakgebied actief zijn. We gaan absoluut bekijken of we deze inzichten kunnen toepassen. Als dat lukt, betekent dat echt een doorbraak op het gebied van imaging op nanometerresolutie."

Ook de onderzoekers kijken terug op een enerverende week, waaronder Shashini Munshi. Haar groep richtte zich op een vraagstuk van Unilever. "Ik zat in een heel diverse groep", zegt Munshi. "De verscheidenheid aan disciplines binnen onze groep pakte voor de opdracht goed uit. Een groepsgenoot met een wiskundige achtergrond bijvoorbeeld, die zich eerst geen raad wist met het biologische aspect van de opdracht, leverde een onmisbare bijdrage."

Munshi heeft zelf ook veel gehad aan de diversiteit van haar groep. "Mijn eigen achtergrond in de neurobiologie sloot inhoudelijk goed aan bij het project. Maar door de verschillende achtergronden in de groep kreeg ik onverwachte vragen die mij aan het denken zetten over de manier waarop ik bepaalde dingen doe."

Geurpersonen

Unilever zocht naar een manier om geur- en smaaktesten te automatiseren. Nu zet het bedrijf nog proefpersonen in die de geur en smaak van nieuwe voedingsmiddelen beoordelen. Dat is een tijdrovende klus en bovenal geen ideale meetmethode, omdat zelfs de meest doorgewinterde proefpersoon niet geheel objectief een geur of smaak kan beoordelen. Kan een computer dat misschien beter?

De onderzoekers bedachten een tactiek om computers te leren welke geuren wij als prettig ervaren. Hun plan van aanpak draait om het nauwkeurig in kaart brengen van de hersenactiviteit van een groot aantal proefpersonen op het moment dat zij iets ruiken. Door talloze hersenscans te koppelen aan een oordeel (aangenaam of onaangenaam) kan een computerprogramma uiteindelijk voorspellen of wij een geur prettig vinden.

Veilige voeding

Nutricia Research daagde de onderzoekers uit een oplossing te vinden voor een probleem waar veel voedselproducenten mee worstelen: de vorming van een mogelijk schadelijke groep stoffen genaamd OLP’s. Dergelijke stoffen ontstaan tijdens het productieproces en de opslag van voedsel. Mogelijk zijn ze betrokken bij het ontstaan van ouderdomskwalen en welvaartsziekten.

Aan het eind van de workshop presenteerden de onderzoekers hun oplossingen aan de bedrijven.

De groep van onderzoekers maakte voor Nutricia een grondige analyse van het probleem. Volgens de onderzoekers schuilt de oplossing in het inkapselen van lactose en andere stoffen waaruit OLP’s kunnen ontstaan. Uiteindelijk presenteerden de onderzoekers een overzicht van de eigenschappen waaraan zo’n inkapselmateriaal moet voldoen.

Antibacteriële verpakkingen

Het bedrijf Corbion vroeg de onderzoekers of het mogelijk is om een verpakkingsmateriaal te fabriceren dat de groei van micro-organismen remt. Het bedrijf levert grondstoffen die worden verwerkt tot conserveringsmiddelen en plastics. Zijn die eigenschappen te combineren in één verpakkingsproduct?

Absoluut, aldus de onderzoekers. Zij presenteerden een uitgebreid plan van aanpak voor een verpakkingsmateriaal dat bestaat uit meerdere lagen waaruit geleidelijk antimicrobiële stoffen vrijkomen. Ook lieten ze zien hoe de productie van dergelijke lagen in z’n werk kan gaan.

Slimme monsterbewerking

Het bestuderen van biologische monsters met een elektronenmicroscoop is vrij bewerkelijk, stelde het bedrijf FEI, dat elektronenmicroscopen ontwikkelt. De monsters moeten eerst een voorbewerking ondergaan voordat ze geschikt zijn om te bekijken met een scanning elektronenmicroscoop.

De onderzoekers kwamen met een opvallend grondige analyse van het probleem dat FEI aandroeg. Uiteindelijk presenteerden ze een nieuwe chemische methode van voorbewerking die veel eenvoudiger is, en waarschijnlijk toch dezelfde resultaten oplevert.

Samen sterk

ASI, een spin-off van het FOM-onderzoeksinstituut Nikhef, ontwikkelt de nieuwste generatie camera’s voor academisch en industrieel onderzoek. Daarbij zijn diverse innovatieve beeldvormingstechnieken mogelijk, zoals massaspectrometrie, elektronenmicroscopie en spectrale röntgen-CT. Het bedrijf wilde weten welke typen onderzoek en toepassingen baat kunnen hebben bij het (eventueel gecombineerde) gebruik van de ontwikkelde technologie.

Vanwege de hoge snelheid en grote gevoeligheid van de cameras van ASI zagen de onderzoekers onder meer mogelijkheden in agrofood en forensische wetenschappen, bijvoorbeeld kwaliteitscontrole en haaranalyses. Het snel detecteren van ziektes aan de hand van haaranalyses kan volgens hen een hoge vlucht nemen dankzij de gecombineerde technologie. Ook moet het mogelijk zijn om ziekten als borstkanker op te sporen door middel van een techniek genaamd PIXE, en het verloop van de behandeling te volgen.

Creatief denken

Mede-organisator Ellen Feddes kijkt terug op een geslaagde editie van Life Sciences with Industry. "Wat een enorme denkkracht schuilt er in zo’n onderzoeksteam", zegt Feddes. "De verschillende onderzoeksteams kwamen niet alleen met creatieve oplossingen, maar inspireerden ook elkaar. Er ontstonden volop nieuwe contacten."

Opvallend was ook dat de teams tot verschillende soorten oplossingen kwamen. Feddes: "Sommige groepen kwamen tot een breed scala aan oplossingen, terwijl andere groepen juist tot één geïntegreerde oplossing kwamen vanuit diverse invalshoeken. Een cursus over technieken in creatief denken, die tijdens de workshop werd gegeven, heeft daar ongetwijfeld aan bijgedragen."