Smart*Light

In medische instellingen en industriële laboratoria wordt veelvuldig gebruik gemaakt van klassieke ‘lage intensiteit’ röntgenstraling voor dagelijks gebruik, zoals screening op borstkanker en inspectie van lasnaden in pijpleidingen. Voor geavanceerdere toepassingen op hightech materialen en nieuwe medicijnen is hoge-intensiteit röntgenstraling echter onontbeerlijk. 

Deze ‘nieuwe’ straling wordt geproduceerd in synchrotrons: grote versnellers waarin elektronen zich voortbewegen in een kilometerlange buis aan bijna lichtsnelheid. Met deze synchrotronstraling kunnen veranderingen in materialen en weefsels zeer gedetailleerd in tijd en ruimte worden gevolgd. Zulke faciliteiten zijn echter groot, duur en schaars. De dichtstbijzijnde bevinden zich in Hamburg, Villigen en Grenoble, ver buiten de Benelux. Op basis van gloednieuwe deeltjesversneller- en lasertechnologie ligt een relatief goedkope en compacte röntgenbron binnen handbereik, die bovendien eenzelfde intensiteit heeft en op elke gewenste locatie kan worden geïnstalleerd: een ‘tafelmodel synchrotron’.

De kern van Smart*Light bestaat uit onderzoek naar de bouw van zo’n compacte en mobiele bron van röntgenstraling die ingezet kan worden voor onderzoekstests op locatie. Deze nieuwe technologie is gebaseerd op ‘Inverse Compton Scattering’: straling wordt geproduceerd uit een botsing tussen laserlicht en zeer snelle elektronen. Het onderzoek richt zich op hoe een prototype röntgenbron fysiek kan worden gerealiseerd in een labomgeving en hoe de intensiteit van de bundel kan worden geoptimaliseerd.

De beschikbaarheid van een dergelijk apparaat zal allerlei vormen van innovatie kunnen versnellen in verschillende sectoren, zoals de medische en levenswetenschappen, high-tech industrie, vliegtuig-, auto- en scheepsbouw. Gezien de grote variëteit van de vakgebieden waarin röntgenanalyse een centrale rol speelt, zal Smart*Light een brede waaier aan toepassingen laten plaatsvinden. Zo zal o.a. voor de medische- en levenswetenschappen door Erasmus MC en Agfa verschillende weefseltypes worden gekarakteriseerd. Een eerste onderzoek zal zich richten op osteoartrose. Dit is de meest voorkomende gewrichtsaandoening bij ouderen waarbij bot en kraakbeen worden aangetast. De huidige röntgentechnieken zijn niet goed in staat om zowel bot als kraakbeen samen af te beelden. Dankzij Smart*Light kan dat naar verwachting wel. Een tweede toepassing richt zich op het karakteriseren van atherosclerotische plaque (of aderverkalking) waarbij niet enkel de kalk, maar ook vet en bindweefsel goed onderscheiden worden. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat een bepaalde samenstelling van de weefsels in de plaque kan leiden tot het scheuren van de vaatwand, met een beroerte of hartinfarct tot gevolg. Met het toestel kan aderverkalking op termijn beter voorspeld en voorkomen worden en zullen de eerste stappen gezet kunnen worden naar het gebruik van het meetsysteem in een klinische setting. 

Buiten de medische en levenswetenschappen zal Smart*Light toewerken naar totaal andere, maar ook zeer relevante en interessante toepassingen. Bijvoorbeeld binnen de scheepsbouw, waar vermoeiing en corrosie van materialen vroegtijdig opgespoord kunnen worden. Het erfgoedbehoud is een ander domein, waarin dankzij de synchotron de chemische en fysische conditie van topwerken uit musea Boijmans en KMSKA als Rubens, Vermeer, Bruegel en Ensor in kaart gebracht zullen worden. Smart*Light biedt een non-destructieve methodiek in 3D waar voorheen invasief, monstergebaseerd onderzoek voor nodig was. Individuele pigmenten worden onderzocht waarbij o.a. specifiek zal worden gekeken naar mogelijke effecten door klimaatcondities, licht en röntgenstraling. 

Alle projecten