Op 22 februari 2022 spraken dr. Anne Loonen en dr. Joost Schoeber hun lectorale rede uit, tijdens een bijeenkomst in gebouw Nexus van Fontys Hogescholen op de campus van de TU/e Eindhoven. Daarin spraken ook dr. Jan Bernards, lector Thin Films & Functional Materials bij het lectoraat Applied Natural Sciences), dr. Adriaan van den Brule (Jeroen Boschziekenhuis), dr. ir. Ivo Roessink (Wageningen University and Research) en prof. dr. Maarten Merkx (TU/e).
YOUTUBE
Biomimicry fascineert. En wel op een manier die totaal verschillend en veel sterker is dan andere gebieden van onderzoek en ontwikkeling. Dit komt ondermeer tot uiting in het aantal publicaties en artikelen in wetenschappelijke en semiwetenschappelijke uitgaven, die vrijwel altijd gepaard gaan met prachtige afbeeldingen. Ook neemt het aanbod van documentaires op televisie en radio met biomimicry als onderwerp toe. En last but not least: biomimicry blijkt een sterke aantrekkingskracht op (beginnende) studenten te hebben, daar waar technische opleidingen niet altijd even populair zijn. Ook in Nederland is er in toenemende mate interesse voor biomimicry oftewel voor innovatie geïnspireerd op de natuur. Op dit moment is er vooral veel interesse vanuit (product)ontwerp gerelateerde bedrijfstakken, onderwijsinstellingen, de architectuur en de bouwwereld. Maar er is ook een groeiende interesse waar te nemen vanuit de management en (bedrijfs-)economische hoek. Dit blijkt onder andere uit de groeiende stroom van artikelen en publicaties al dan niet voorzien van prachtige afbeeldingen van natuurlijke organismen. Deze uitgave geeft een beeld van wat biomimicry nou eigenlijk is en welke rol biomimicry kan vervullen bij productontwikkeling. Met behulp van veel voorbeelden uit de (ontwerp)praktijk laten we zien wat de mogelijkheden en toepassingen van biomimicry voor professionele productontwikkeling zijn. Dit is een uitgave van het Innovatief Materialen Platform Twente (IMPT). Het IMPT is een project dat mede mogelijk is gemaakt door de Provincie Overijssel en de Regio Twente. De partners zijn Saxion Kenniscentrum Design en Technologie (penvoerder), Industrial Design Centre, en biomimicryNL en er wordt intensief samengewerkt met het regionale bedrijfsleven. Het Innovatief Materialen Platform Twente (IMPT) verzamelt en distribueert kennis over nieuwe, innovatieve materialen en biedt de mogelijkheid om producten te ontwikkelen met die innovatieve materialen. De insteek is om de eigenschappen van een materiaal enerzijds, te verbinden met een vraag of toepassing uit de markt anderzijds. De ambitie is om ‘open minds’ bij bedrijven te bereiken door de kennis over de bruikbaarheid van de nieuwe (materiaal)mogelijkheden voor het MKB te vergroten. Dit moet leiden tot ontwerpcases waarin productontwerpers, materiaaldeskundigen en MKB-ers samenwerken aan innovaties. Het boekje ‘Biomimicry; biologie als ontwerp- en innovatietool’ heeft als doel om ontwerpers te inspireren biomimicry in het ontwerpproces in te zetten als innovatietool. Dit boekje laat heel goed zien hoe samenwerking kan leiden tot nieuwe inzichten in ontwerpprocessen. Het is geschreven onder verantwoordelijkheid van biomimicryNL onder meer gebruikmakend van de input en ervaringen opgedaan in het kader van het IMPT-project.
MULTIFILE
Aanleiding Klimaatverandering door overmatig gebruik van fossiele brandstoffen bedreigt onze planeet. Mondiaal zoekt men daarom naar alternatieven om de CO2-uitstoot te verlagen. Een aantal bedrijven heeft HAN BioCentre benaderd om hen te helpen een alternatieve olie te vinden als basis voor hun kleurstof-concentraten, verven en bitumineus materiaal. Vanwege de nadelen van plantaardige olie als grondstof, zijn de bedrijven specifiek geïnteresseerd in de mogelijkheden van microbiële olie (tweedegeneratie bio-olie). Doelstelling Hoofddoelstelling van het project is om te komen tot een duurzame en economisch rendabele productie van microbiële olie met een samenstelling die voldoet aan de eisen van de bedrijven. Hiervan afgeleid heeft het onderzoek 3 subdoelen: " het met gist ontsluiten van biomassa (afvalstromen, o.a. papierpulp) naar een tweedegeneratie bio-olie; " de samenstelling van de olie op maat maken door de gist genetisch aan te passen en de groeicondities te optimaliseren; " het verhogen van de olieopbrengst en isolatie-efficiëntie om het proces economisch rendabel te maken. Het onderzoek is georganiseerd in 6 werkpakketten (WP) waarbij ieder werkpakket eigen 'deliverables' en een specifieke expertise heeft. De werkpakketten starten gelijktijdig, ieder onder leiding van een domeinexpert. Daarbij bevat WP1 de in silico-activiteiten (bio-informatica en 'comparative genomics'), WP2 de moleculaire biologie (mutagenese en qPCR), WP3 de chemische analyse (GC en LC/MS) en WP5 de bioraffinage. De centrale werkpakketten zijn WP4, de productie van bio-olie met stam HBC025 (fermentatie van biomassa), en WP6, het testen van de gezuiverde olie in de praktijk. Beoogde resultaten 1) De ontwikkeling van een microbiële olie die men economisch rendabel en maatschappelijk verantwoord kan produceren en die in samenstelling aangepast kan worden aan verschillende producttoepassingen. 2) Het uitbreiden en verduurzamen van het bestaande netwerk rond gistenolie. Hiertoe wordt een consortium gevormd van onderwijsinstellingen, bedrijven en brancheorganisaties dat de hele keten van grondstof tot aan toepassing dekt, zowel op het gebied van kennis als op economische activiteit. Het project is geïntegreerd in het bestaande curriculum Biologie & Medisch, Chemie en Bio-Informatica. De HAN vernieuwt de chemieminor 'Discovery, analysis and production of bio-molecules' en ontwikkelt een minor bio-informatica en een onderwijsmodule voor professionals (i.s.m. consortiumpartners). Brancheorganisatie MVO rapporteert de voortgang van het onderzoek aan bedrijven die zich bezighouden met duurzame productie. Na afloop van het onderzoek zal de betrokken promovendus vakinhoudelijk onderwijs verzorgen. De communicatie- en disseminatieactiviteiten worden in het tweede projectjaar nader uitgewerkt.
Doel van dit project is het vergaren van nieuwe kennis over het ontwikkelen van 21st Century skills (CS) binnen het onderwijs van Moleculaire Biologie. De basishypothese is dat de skills kritisch denken, informatievaardigheden en creativiteit kunnen worden gestimuleerd door leerlingen actief, in een construerende rol en in een virtuele omgeving, te laten experimenteren met realistische simulaties van moleculaire processen. Biologiedocenten in de onderbouw van het voortgezet onderwijs geven aan behoefte te hebben aan kennis en een didactisch handelingsrepertoire om leerlingen deze vaardigheden bij te brengen als onderdeel van de ontwikkeling van een wetenschappelijke houding. In alle wetenschappen, in het bijzonder de bètawetenschappen, spelen modellen een belangrijke rol, als middel voor representatie en ontwikkeling van wetenschappelijke kennis. Een probleem bij het bereiken van leerdoelen rond modellen is de visualisatie van processen op moleculair niveau. Met moderne technologieën (zoals VR) kunnen modellen visueel, driedimensionaal op moleculair niveau weergegeven worden en ook de beweging interactie op celniveau. Kritisch en creatief omgaan met dergelijke modellen is de kern van wetenschappelijk denken. In dit project richt het consortium onder leiding van het lectoraat Onderwijsbehoeften en Inclusieve Leeromgevingen van Windesheim zich op de volgende praktijkvraag: ‘Op welke wijze kunnen biologie docenten hun leerlingen 21e-eeuwse vaardigheden (kritisch denken, informatievaardigheden en creativiteit) en modelbegrip bijbrengen met behulp van digitale leermiddelen (zoals VR)?’ Deze praktijkvraag valt uiteen in de volgende onderzoeksvragen: • Welke leeractiviteiten kunnen de ontwikkeling van 21st CS ondersteunen met behulp van VR-technologie gericht op biologische modellen? • Op welke wijze kunnen docenten deze activiteiten toepassen in concrete lessen? • Wat is het formatieve effect van deze lessen op modelbegrip en 21st CS van leerlingen? Het consortium bestaat uit Hogeschool Windesheim, het Freudenthal Instituut van de Universiteit Utrecht, vo scholen (Goois Lyceum en Greydanus Lyceum Zwolle) en een mkb-onderneming (Zepth, Ltd., Singapore) met expertise op het gebied van VR. Gezamenlijk werken deze partners aan het ontwikkelen en onderzoeken van lesmateriaal met behulp van de Lesson Study methode (Fernandez & Yoshida, 2004). Docenten werken in samenwerkende teams en ontwerpen lessen, voeren deze live uit, waarbij ze het leren van de leerlingen observeren. Zo wordt direct inzicht verkregen in de effecten van de formatieve didactische interventies op het leergedrag van leerlingen. De nieuwe kennis draagt bij aan een gemeenschappelijke basis voor het biologieonderwijs in de onderbouw voor de docenten en uiteindelijk aan hogere-orde kritische denkvaardigheden voor alle leerlingen. De ontwikkelde producten bestaan uit uitdagend lesmateriaal geïntegreerd met 2D- en 3D modelleeromgevingen en simulaties ter bevordering van 21st CS en het vormgeven van wetenschappelijke praktijken in de onderbouw. De resultaten worden gepresenteerd in een openbaar toegankelijke ‘live’ onderzoeksles waarin het publiek de effecten van het ontwikkelde onderwijs direct kan observeren.
Het aflezen van DNA is de afgelopen jaren zeer veel sneller en goedkoper geworden. Next-generation sequencing-apparatuur analyseert biljoenen nucleotiden (tientallen menselijke genoomsequenties) per week. De machines zijn echter nog steeds groot en duur, en daarom alleen beschikbaar in gespecialiseerde laboratoria, met getrainde analisten. Dit gaat veranderen: de MinION van Oxford Nanopore is de eerste vertegenwoordiger van een nieuwe, disruptieve sequencing-technologie. In tegenstelling tot alle concurrenten verbruikt deze methode geen grote hoeveelheden dure chemicaliën, en leest zij het DNA direct af. Daardoor kan de MinION piepklein en spotgoedkoop zijn. De draagbare en toegankelijke nanopore-technologie staat nog in de kinderschoenen, maar belooft binnen enkele jaren het landschap van de genomics radicaal te veranderen. Binnenkort kan iedereen DNA analyseren, en overal. Dat betekent een grote kans voor veel bedrijven in de life sciences, die dan snelle en geavanceerde analyses in huis (of aan de waterkant, of op de boerderij) kunnen uitvoeren. Maar voor veel van de huidige genomics-bedrijven betekent het juist dat zij zullen moeten omschakelen van het leveren van data naar hoogwaardige service en analyse. In het PoreLab gaan onderzoekers, studenten en mkb samen de mogelijkheden van de MinION onderzoeken. Hierdoor kunnen zij vooroplopen bij deze revolutie, en innovatieve toepassingen mogelijk maken.
