Wanneer Martijn Antonisse zijn tandpasta oplost in water zal de sensor die hij de afgelopen vier jaar ontwikkelde, binnen twintig seconden een elektrisch signaal afgeven. Naast nitraat, nitriet, fosfaat en acetaat reageert de receptor in de sensor ook op fluoride. 'Met het meten van diverse anionen was tot voor zes jaar nog niemand bezig. Nu krijgen we er aardig grip op', aldus Antonisse die op 25 juni promoveert.
De ontwikkeling van receptoren voor anionen kent een wetenschappelijke achterstand in vergelijking met detectie van stoffen als natrium en kalium alsook, later, zware metalen. Hiervoor bestaan intussen uitontwikkelde receptoren waarbij deze ionen worden 'gevangen' in moleculen met een specifieke holte. De anionen worden weliswaar volgens hetzelfde principe opgespoord maar de detectie is een stuk moeilijker.
Wereldwijd zijn diverse onderzoeksgroepen met de detectie van anionen bezig. Van serieuze samenwerking tussen de groepen - die allemaal vanuit hun eigen specialisme het probleem benaderen - is geen sprake, eerder van concurrentie. Maar de werkwijze van de vakgroep Supramoleculaire Chemie is speciaal. Antonisse: 'Wij hebben parallelle aandacht, zowel voor het ontwikkelen van de receptoren als voor het inbouwen van deze receptoren in een goed type sensor dat in de praktijk inzetbaar is.'
De sensoren zijn nietige apparaatjes van één bij twee millimeter groot. De anion-receptoren worden hierbij opgelost in een membraan. Wanneer de receptoren reageren met het specifieke anion komt er een ladingscheiding over het membraan te staan van enkele millivolts. Dit is een maat voor de concentratie van dit anion in de vloeistof.
Samen met collega dr. ir. Ronny Lugtenberg, die vorig jaar promoveerde, bekeek Antonisse hoe de anion-receptoren functioneren wanneer ze opgenomen zijn in een membraan van polyciloxaan. Dit materiaal heeft grote voordelen boven gangbare plastics. Het elastomeer is namelijk zo soepel dat geen weekmakers, die gemakkelijk kunnen uitspoelen, meer nodig zijn. De sensoren met dit membraan gaan maar liefst twintig tot tachtig weken mee. Een voordeel dat in de praktijk zwaar weegt.
Antonisse: 'In mijn proefschrift heb ik een speciaal hoofdstuk opgenomen over hoe de receptoren functioneren in het membraan. In deze omgeving gedragen ze zich anders dan je puur op molecuulniveau zou verwachten. Door deze bijkomende interacties is de stap van receptor naar goedwerkende sensor minder gemakkelijk dan sommige onderzoekers wel eens denken.'
In de tuinbouw, waar vooral behoefte is aan metingen van de meststoffen fosfaat en nitraat, wordt deze benaderingswijze positief gewaardeerd. Priva Hortimation B.V. uit De Lier gaat verder met het universitaire onderzoek waar de UT nu mee stopt. Antonisse: 'Uit het laboratorium-prototype van de sensor wordt een prototype gemaakt dat wordt ingezet in een middelgroot tuinbouwbedrijf. Over anderhalf jaar moet er een werkbaar product liggen dat een range aan anionen kan detecteren.'
De glastuinbouw heeft de methode van Antonisse opgepikt.
