Wie Maastricht zegt, zegt mergel: de lichte kalksteen siert menige gevel in Limburgs hoofdstad. Mooi, maar ook onderhoudsgevoelig: mergel is zacht, kan slecht tegen zure regen, verkleurt gemakkelijk en er ontstaan snel scheurtjes in. Er zijn methodes om daar wat aan te doen, maar die zijn niet ideaal, zeggen Floor Vervuren en Fien Eickmans. Sommige leiden juist tot ongewenste verkleuring; andere zijn “heel arbeidsintensief, omdat meteen een hele steen vervangen moet worden”.
DNA-origami
Dat moet eenvoudiger kunnen, dachten Vervuren, Eickmans en negen andere studenten van de faculteit Science and Engineering, die werden begeleid door universitair docent synthetische biologie Erik Steen Redeker. Als ‘Team SublimeStone’ (een woordgrapje, limestone is kalksteen) deden de elf vorig jaar mee aan iGEM, een internationale wedstrijd voor onderzoeksprojecten op het snijvlak van biologie en techniek. Hun oplossing voor het mergelprobleem? Een genetisch gemodificeerde bacterie.
Of eigenlijk twee, leggen Vervuren en Eickmans uit: de een is zo aangepast dat die “DNA-origami” maakt: een streng DNA die uit zichzelf een soort spinnenweb vormt in het scheurtje. De tweede heeft een enzym meegekregen dat met CO2 uit de lucht bicarbonaat vormt. “Als je daar calcium bij brengt, ontstaat er calciumbicarbonaat: kalksteen”, zegt Vervuren. “Dat hebben we gedaan door beide bacteriën aan een gelletje toe te voegen dat ook calciumionen bevat.” De kalk hecht zich vervolgens aan het ‘spinnenweb’ en vult zo de scheur.
Team SublimeStone, met derde van links op de achterste rij Fien Eickmans en tweede van rechts op de voorste rij Floor Vervuren. | Foto: Chris Damour
Op de website van Team SublimeStone staat een foto van een flesje met kleine witte brokjes erin: de eerste bacterieel gemaakte kalksteen van het team. “Het was heel gaaf om te zien dat het echt werkte”, zegt Vervuren. Sterker, voegt Eickmans toe: “Dat was feest.”
Behalve een feestje leverde hun werk ook een gouden medaille en een top-10-klassering in de iGEM-wedstrijd op. Afgelopen week kwam daar nog een publieksprijs bij, bij de uitreiking van de jaarlijkse Prins Friso Ingenieursprijs. “Heel gaaf, dat hadden we niet verwacht”, klinkt het, al werd het, anders dan vorig jaar, wat ingetogener gevierd. “Prinses Beatrix en prinses Mabel zaten op de eerste rij”, verduidelijkt Eickmans. “Dan gil je niet als je wint.”
"Nog veel onderzoek nodig"
En nu? Ligt de gel binnenkort in de schappen van de bouwmarkt? De twee lachen: zover is het voorlopig zeker nog niet. Team SublimeStone is trots dat in korte tijd – “we hadden vier maanden voor het labwerk” – is aangetoond dat het idee werkt. “Maar voor een praktische toepassing is nog veel onderzoek nodig”, zegt Vervuren. Daarvoor is andere apparatuur nodig dan nu bij FSE beschikbaar is, zegt Eickmans, om te testen hoe sterk de nieuw gemaakte mergel eigenlijk is. Meer onderzoek, en ook meer tijd, die toch al schaars is nu veel teamleden in de slotfase van hun bachelor zitten en een scriptie moeten schrijven.
Niet dat het werk helemaal stilligt. Het team gebruikte tot nu toe E. coli, een bacterie die onder meer in de dikke darm van mensen voorkomt. Die kan echter slecht tegen hitte, reden om te kijken of ook een andere bacterie, Bacillus Subtilis, gebruikt kan worden. Die vormt ook nog eens sporen, kleine ‘slapende’ deeltjes die in een steen kunnen overleven, legt Eickmans uit: “Als er een scheurtje ontstaat en er water bij komt, wordt de spore ‘wakker’. Het idee is dat die dan uit zichzelf de barst gaat vullen.”