Bio-bijoux

0 Posted by - 1 november, 2009 - Features, NWT Mag. (Natuur & Techniek)
Beeld: Fractal: Living Jewelry, Philips Design Probes

Hightech-sieraden zien het licht

Juwelen in je oog, elektronische tatoeages en diamanten gemaakt van gecremeerde mensenresten. Dankzij de technologische en medische vooruitgang komen bizarre sieraden ineens binnen handbereik. Een overzicht van de opvallendste hightechjuwelen.

TAMAR STELLING
natuurwetenschap & techniek | nov 2009 | nummer 11

Fonkel in vrede

Een mooi diamantje in een ring is niks nieuws onder de zon. Maar wat als deze diamant bestaat uit de gecremeerde overblijfselen van een overleden geliefde? In Nederland kiezen per jaar enkele honderden nabestaanden voor de mogelijkheid om hun dierbare te vereeuwigen in diamant.

Een diamant bestaat geheel uit koolstof, een mens voor 18 procent. Dit is dan ook vrijwel het enige dat na crematie van ons overblijft, als al het water is verdampt. Een mens laat na crematie twee á drie kilo as achter. En dat is ruimschoots voldoende voor bedrijven als LifeGem, die 5 tot 250 gram mensenas nodig hebben voor de vervaardiging van een heus ‘herinneringssieraad’. Aan nabestaanden de keus welke kleur en vorm oma verder krijgt.

Normaal gesproken vindt diamantvorming plaats in de aardmantel, op een diepte van 50 à 150 kilometer, en onder hoge (doch variërende) druk. Een zuivere diamant is altijd kleurloos, maar kleine beetjes stikstof en boor zorgen voor een gele, oranje of blauwe kleur. LifeGem grossiert in kleurvarianten, en heeft onder andere rood, groen en grijs in haar kleurenpalet. Deze kleuren ontstaan door het verstoren van de kristalstructuur van de diamant. Elke kleur vergt een apart procedé van verhitting, bestraling en afkoeling. Momenteel is roze erg populair, aldus Peter Groenenboom van edelsteenlaboratorium AEL Arnhem.

Sinds de Tweede Wereldoorlog is diamantsynthese al mogelijk, maar vooral ter vervaardiging van industriediamant. Dit zijn bruinige, onzuivere stenen die gebruikt worden voor bijvoorbeeld boorkoppen. Op deze manier sierdiamanten maken, had geen enkele zin. Het ingewikkelde procedé maakt gebruik van gigantische persen, die een synthetische steen driemaal zo duur maken dan een natuurlijke. Het maken van sierdiamanten was dan ook een puur wetenschappelijke aangelegenheid. Dit veranderde in 1989, toen de Muur viel. Russische wetenschappers die decennia lang geïsoleerd in Novosibirsk aan diamantsynthese hadden gewerkt, werden opeens losgelaten op de rest van de wereld. De diamantwetenschap stond op z’n kop. De Russen bleken een nieuw systeem te hebben bedacht voor het maken van de perfecte sierdiamant. Dit systeem is niet gebaseerd op een pers van tientallen vierkante meters, maar bol met een doorsnede van ‘slechts’ één vierkante meter. De bol bestaat uit losse delen, die hydraulisch helemaal in elkaar gedrukt worden.

LifeGem

Beeld: blauwe diamant, LifeGem

Peter Groenenboom kan zich nog goed het moment heugen dat hij de Russische diamantsynthese methode voor het eerst zag, op een congres van de Hoge Raad Diamant in Antwerpen. “Iedereen stond paf. Die Russen stonden er heel bescheiden bij, maar hadden de hele westerse diamantwetenschap, in één keer weggevaagd.”

Sierdiamantmakers als LifeGem gebruiken de Russische methode om diamanten te persen uit de as van oma’s wereldwijd. Vooral Amerika heeft na de val van de Sovjet-Unie veel Russische machines – én de bedienend onderzoekers – opgekocht. Het is dan ook niet verassend dat het idee voor de herinneringsdiamant uit Amerika komt. Rusty VanderBiesen, oprichter van LifeGem, is al sinds zijn vierde jaar gefascineerd door manieren om met de dood om te gaan. In 1999 begon zijn onderzoek om diamant te maken uit dierlijk koolstof en in 2002 was er voor het eerst een geslaagd prototype. De moeilijkheid zit hem er in om zuivere koolstofatomen te onttrekken uit as. LifeGem heeft haar procedures, die jaren ontwikkelingstijd kostten, zwaar gepatenteerd.

Inmiddels krijgt LifeGem de koolstofatomen zo ongeveer overal uit, zelfs uit haar. Op het moment wordt er diamant gemaakt van Michael Jackson, althans, van de haren die in 1984 nét geen vlam vatten tijdens opnames voor een Pepsireclame. De producer van de reclame overhandigde de haren aan LifeGem. Eerder, in september 2007, maakte LifeGem drie blauwe 0.56 karaats diamanten van tien haren van Beethoven. Het bedrijf probeerde een Beethovendiamant voor een miljoen dollar te verkopen op de veilingsite eBay. Maar ondanks de belofte dat de opbrengst naar het goede doel zou gaan, werd er geen koper gevonden.

Ook Peter Groenenboom wil zich na zijn overlijden laten vereeuwigen als diamant. Hij wil verder als onderdeel van zijn eigen edelstenenverzameling, die hij nalaat aan een stichting ter promotie van edelsteenkunde. Op de vraag als wat voor diamant Groenenboom de vitrine in wil, antwoordt hij: “Een ruwe diamant. Dat lijkt me interessanter.”

 

Tot op het bot verliefd

Ringen gemaakt van je eigen botcellen. De ringen zijn ook te verzilveren, zodat de grillige botstructuur minder zichtbaar is. Biojewellery.com

Stel, je gaat trouwen. De diamant is misschien een overleden dierbare, maar de ring zélf kan bestaan uit de botcellen van je eega. Het summum van luguber of het ultieme romantische gebaar? Deze ‘botringen’ zijn hoe dan ook een opmerkelijk bijverschijnsel van de mogelijkheden van weefselkweek.

Botweefsel kan, net als ieder ander soort weefsel, in een simpel petrischaaltje worden opgekweekt. Dit weefsel kan daarna bijvoorbeeld worden ingezet bij plastische chirurgie, of om het lichaam te repareren na schade door ziekte of verwondingen. De wetenschap achter de weefselkweek ontwikkelt zich in rap tempo, zo ook de nieuwsgierigheid naar alternatieve toepassingen. De botring is zo’n alternatieve toepassing, waarvan er steeds meer in aantocht zijn. Dat het niet bij ringen blijft is bijvoorbeeld te zien aan het werk van kunstenaar Joris Laarman, die in samenwerking met de Wageningen Universiteit stoelen en lampen opkweekt uit bot.

In 2006 liepen al twee stelletjes uit Groot Brittannië rond met een ‘botring’ aan hun vinger, opgekweekt uit het botweefsel van hun eega. Wie zelf ook een botring om de vinger wil schuiven, kunnen we alvast teleurstellen: ze zijn voorlopig niet meer verkrijgbaar. In september 2005 begonnen juweelontwerper Nikki Stott en ontwerpdeskundige Tobie Kerridge van de Royal College of Art in Londen en Ian Thompson, een bio-ingenieur van King’s College in Londen aan het project Biojewellery, waar de vier ringen het resultaat van zijn. Het doel was provocatie en onderzoek, geen commercieel succes.

Hoewel weefselkweek al ongeveer twintig jaar oud is, worstelt het vakgebied nog altijd met het probleem rondom de controle van weefselgroei. Het project Biojewellery was een soort vingeroefening om weefsel te laten groeien in een specifiek figuur, een ringvorm. Hierbij was het zoeken naar een geschikte ‘geraamte’ waar het weefsel in en omheen kan groeien. Het beste groeigeraamte, ook wel scaffold genoemd, bleek te bestaan uit het lichaamseigen harde, witte mineraal genaamd hydroxyapatiet (HA). Dit is een van de twee natuurlijke hoofdmaterialen waar bot uit bestaat. Het andere materiaal is een eiwit dat collageen heet.

Bio-Jewellery

Beeld: Bio-Jewellery, Material Beliefs.

Toch kan niet zomaar iedereen een ringvormig stuk bot laten groeien uit botcellen, want er moeten eerst cellen worden afgenomen. Een dergelijke operatie mag niet zonder reden plaatsvinden – operaties zonder duidelijk medisch nut zijn wettelijk niet toegestaan en onethisch. Het laten verwijderen van een verstandskies kan echter uitkomst bieden. Tijdens de verwijdering van de tand worden meteen stukjes kaakbot meegenomen. Die stukjes worden geplaatst in een broedstoof, waarin dezelfde omstandigheden heersen als in het menselijk lichaam.

De cellen voeden zich met kweekmedium, in dit geval kalfsserum. Dergelijk serum wordt verkregen uit het bloed van ongeboren kalveren, en heeft de kleur van bessensap. Na drie tot vijf dagen zweven losse cellen rond in het kweekmedium. Deze losse cellen worden opgevangen en verder opgekweekt totdat men er enkele miljoenen van heeft. De helft van de cellen wordt losgelaten op het ringvormige groeigeraamte, dat ook is ondergedompeld in kweekmedium. De andere helft wordt ingevroren voor het geval er problemen optreden. Na zes weken is een ring letterlijk volgroeid. Zodra de ringen uit het schaaltje serum worden gehaald, gaan ze dood. Initiatiefnemer Tobie Kerridge: “We hielden een kleine ‘sterfceremonie’ voor elke ring. Daarbij hoefden we ze alleen maar aan te raken, wat de dood versnelde.” De dode botringen worden vervolgens bewerkt met een laagje epoxy en verzilverd of verguld ter versteviging. Kerridge: “Het bot zelf is nogal delicaat en niet goed te bewerken.”

Al met al kostten de vier ringen het Biojewellery-project 23.000 euro. Dat geld hadden ze makkelijk kunnen terugverdienen. Meer dan tweehonderd stellen bleken interesse te hebben in de botringen en het was wederom een Amerikaan (net als bij LifeGem) die aan Kerridge voorstelde de procedure op de markt te brengen. “Maar dat hebben we niet gedaan, want dat leek ons saai. Het is eindeloos laboratoriumwerk dat ik niet per se hoef te herhalen.” Maar als anderen zich geroepen voelen, dan mogen ze van Kerridge vooral hun gang gaan. “Er is niets mysterieus aan ons werk. De kennis ligt op straat.”

 

Oogbel

Een juweel ín je oog, het kan echt. Het heet een ‘cosmetisch oogimplantaatje’, merknaam JewelEye, en is beschikbaar voor iedereen boven de 21 jaar die 1200 euro kan missen. Je kunt kiezen uit sterretjes, hartjes, eurotekens, klavertjes vier of muzieknoten.

Raar? Uitvinder en oogchirurg dr. Gerrit Melles van het NIIOS (the Netherlands Institute for Innovative Ocular Surgery) in Rotterdam vindt van niet. In een artikel dat hij in 2004 over dit onderwerp publiceerde in Journal of Cataract & Refractive Surgery, schrijft hij het vreemd te vinden dat er voor elk orgaan een versiering op de markt is, behalve voor het oog. En dat terwijl juist het oog het meest betrokken is bij allerlei vormen van sociale interactie. Dr. Melles maakt nu een einde aan deze misstand met behulp van JewelEye-implantaten, vervaardigd door het bedrijf Hippocratech. De implantaten zijn gemaakt van platina en ongeveer 3,5 millimeter groot.

Voorlopig is het laten inbrengen van een implantaatje alleen mogelijk bij het NIIOS, ook al zijn de platina figuurtjes wel te bestellen en kan een hiervoor opgeleide oogchirurg in principe de procedure ook doorlopen. Niettemin zijn sinds wereldwijd ongeveer honderd JewelEyes ingezet. Om in aanmerking te komen voor de operatie gaat de oogchirurg eerst grondig je oog na op defecten. Vervolgens bepaalt hij de optimale positie voor het juweel. Het oogjuweel mag de scherpte en bewegelijkheid van het oog op geen enkele manier hinderen, dus wordt het in het oogwit geplaatst, net onder het meest oppervlakkige slijmvlies. Het volledige oogwit is geschikt, want er hoeft geen rekening te worden gehouden met de ligging van bloedvaten – zoals bij het perforeren van kraakbeen (piercen) bijvoorbeeld wel het geval is.

JewelEye

Beeld: JewelEye, Hippocratech

De ingreep heeft de nodige voeten in de aarde. Je beide ogen krijgen een druppeltje verdovingsmiddel – want ze bewegen gelijktijdig. Hierdoor vermindert tijdelijk je zicht. Een steriele doek, met één gat voor het te opereren oog, bedekt je gezicht. Je oogleden en wimpers zijn naar achteren getapet en je oog wordt met een klem open gehouden. Je moet gedurende de gehele procedure, die ongeveer een half uur duurt, dezelfde kant opkijken terwijl de chirurg het juweeltje tussen de verschillende lagen van de oogbal schuift.

De laag waar de JewelEye zich in bevindt heet het bindvlies. Dit slijmvlies zorgt voor de productie en verdeling van traanvocht over het hoornvlies en houdt bacteriën buiten. Deze antibacteriële werking is voor implantaten ideaal, want het maakt de kans op mogelijke infecties – die bij piercings nog wel eens optreden – vrij klein. In het slijmvlies komt een incisie van ongeveer 7 millimeter, waar vanuit een zo klein mogelijk tunneltje naar de optimale positie van het figuurtje loopt. Om plaatsing van het juweel te vergemakkelijken spuit de oogchirurg wat vloeistof in de laag, die er later wordt uitgezogen en verder op een natuurlijke manier weer verdwijnt. Op de website van het NIIOS zijn filmpjes te zien van de operatie.

Na de operatie ben je nog een week of twee zoet met antibioticadruppels, maar verder lijken de nadelen mee te vallen. In haar vijfjarig bestaan is er nog geen enkele klacht over JewelEye binnengekomen, aldus het NIIOS. Ook schijnt de operatie zelf nagenoeg pijnloos te zijn, als we de vijf proefpersonen mogen geloven die dr. Melles noemt in zijn artikel uit 2004.

 

Tatoeage 2.0

Tatoeages zijn statisch. Je zit voor altijd vast aan die ene zwaluw, die er met de jaren alleen maar lelijker op wordt. De moderne techniek biedt uitkomst in de vorm van elektronische tatoeages. Dit zijn op je vel geprojecteerde afbeeldingen, door schermpjes onder je huid. De afbeeldingmogelijkheden zijn eindeloos en een prettige bijkomstigheid is dat je tatoeage plots dynamisch is.

Het Philips Design Team maakte in 2007 in samenwerking met de beroemde tatoeageartiest Henk Schiffmacher een bijzonder filmpje van dynamische tatoeages, te zien op YouTube. Twee geliefden zijn drie minuten lang verwikkeld in een innige verstrengeling, terwijl tatoeage patronen langzaam hun lichamen overnemen, hierbij continu van vorm veranderend. Jammer is alleen dat, hoewel het Philipsteam zich volgens creatief directeur Jack Mama bij dit concept gebaseerd heeft op bestaande patenten (die overigens niet van Philips zelf zijn), ze geen enkele interesse hebben in de verwezenlijking van het Electronic Tattoo-concept. De tatoeages in het filmpje zijn slechts beeldbewerking. De onderhuidse aansturing van inkt bestaat nog niet.

Of toch wel? In maart 1997 verkreeg een bedrijf genaamd Interval Research Corporation (wat in 2000 ter ziele ging) een patent op de programmeerbare tatoeage. De tatoeage bestaat uit een LCDschermpje, dat geïmplanteerd kan worden net onder de huid van de pols, waar de meeste mensen een horloge dragen. Omdat de menselijke huid gedeeltelijk transparant is, is het schermpje goed te zien. Volgens het patent uit 1995 zit aan het schermpje een controlechip en batterij vast, beiden ook geïmplanteerd onder de huid. De batterij laad je inductief op, door je pols dichtbij een lader te houden. De LCD-tatoeage kan gebruikt worden als modeaccessoire, maar ook als meetapparaatje dat temperatuur en bloeddruk bijhoudt en weergeeft, naast een klokje dat de tijd laat zien. Ten tijde van de patentaanvraag heerste er onrust over het daadwerkelijke doel van het implantaatje. Zou het niet eerder gebruikt worden als een controlemiddel, zoals de enkelbanden bij elektronisch huisarrest? Een terechte angst, want in de patentaanvraag zelf refereert men naar registratiesystemen die in veel veedieren geïmplanteerd zijn.

Die angst sluit goed aan bij de ervaringen van Jack Mama. Toen hij het Electronic Tattooconcept toonde aan de buitenwereld, werd hij tot zijn grote verbazing nauwelijks met technische onmogelijkheden geconfronteerd, maar des te meer met de vraag: ‘Wie controleert mijn gadget?’ Ontwerper Jim Mielke uit Amerika voorzag zijn Electronic Tattoo Display, van ongeveer vijf bij tien centimeter, van een Bluetoothbesturing. Zijn ontwerp, een plat en flexibel siliconen schijfje, kan na een incisie in de huid zich makkelijk tussen huid en spier uitrollen. Een batterij ter grootte van een euromunt zou met twee buisjes aangesloten worden op je slagaders en de glucose en zuurstof uit je bloed omzetten in energie. Het schermpje is naast een tatoeage ook een touchscreen, die via Bluetooth je mobieltje bestuurt. Ook worden de nodige lichamelijke functies ermee gemeten. “Het product is waterdicht en draait op pizza,” aldus Mielke.

Volgens senior onderzoeker dr. Leo van de Watering van bloedbank Sanquin te Leiden, kan zoiets voorlopig nog niet. “Het inbrengen van de buisjes waar bloed doorheen loopt, is nog wel het minste probleem. Dat lukt bij kunstharten ook. Maar een siliconen schijf die zich ontrolt? Er zitten zoveel zenuwen, spiertjes, zweetklieren en bloedvaatjes tussen de huid en de vetlaag, dat zou je zomaar afkappen als je een plaatje aanbrengt. Dit lijkt mij praktisch onmogelijk.” Er moet dus een ideale maat gevonden worden voor het beeldschermpje. Daarna is het mogelijk slechts een kwestie van tijd voordat we sms’en vanaf onze onderarm.