LAB column insights

Kwaliteit zit in de kleine dingen

Dramatisch is het niet, maar na bijna 20 jaar betrokken te zijn geweest bij Laboratorium Magazine/Labinsights, is het moment van een ‘troons-

overdracht’ gekomen. Terugblikkend op die twee decennia viel mij op dat kwaliteit en procedures en de verhouding die ze hebben tot onderzoek en ‘common sense’, vaak onderwerp was in mijn columns. Mijn eerste column getiteld ‘Kwaliteit’ begon ik met: “vooral omdat werken op een laboratorium mij spannend, misschien zelfs wel magisch, voorkwam...” en zo voel ik het nog steeds, chemie is fun! Deze video onderstreept dat: https://youtu.be/bOuEJf8Dr_4.

Mijn hart ligt meer bij het experiment doen, daar leer je van – juist als het fout gaat . Maar ook, ‘doing the right �� things’ en wat minder bij ‘doing the things right’; meer een onderzoeker dan een ontwikkelaar.

Voor mij zit kwaliteit in de kleine dingen die je doet, niet in grote systemen en boekenplanken vol procedures. Het is als de metafoor van Simon Sinek: een goed gebit krijg en behoud je door elke dag 2 maal 2 minuten je tanden te poetsen, niet door 2x per jaar naar de tandarts te gaan: https://youtu.be/UZTyvbmW92M.

Ik neem afscheid van het magazine en heet mijn opvolger Alex Muntendam welkom. Het ga jullie allen goed - https://youtu.be/BRDApYgvDqQ.

Peter van Amsterdam adviseerde 20 jaar de redactie van LABinsights

De redactie van LABinsights is Peter zeer erkentelijk voor al die jaren dat hij zich met zijn kennis en collegialiteit voor onze magazines inspande. En helemaal Peter dat hij ook voor een opvolger zorgt die ons kan blijven voeden met kennis uit de farma en life sciences. Bedankt Peter en hartelijk welkom Alex!

Gerard Scheiberlich, projectmanager verbouwing Stichting Star-shl Flexibel ontwerp maakt Star- shl toekomstbestendig

Het laboratorium van Star-shl in Rotterdam beschikt sinds 2020 over een volledig vernieuwd laboratorium, waar patiëntmateriaal grotendeels automatisch wordt geanalyseerd. Dankzij een duurzaam en flexibel ontwerp kan het lab nu makkelijk inspelen op nieuwe ontwikkelingen.

Els van den Brink | Fotografie: KuipersCompagnons | Ossip van Duivenbode

In 2017 fuseerden de medische laboratoria Star-MDC in Rotterdam en SHL-groep in Etten-Leur, en vormden samen

Stichting Star-shl. De organisatie doet medische diagnostiek voor de gezondheidszorg in Zuidwest-Nederland, met name laboratoriumanalyses van bloed, urine en ontlasting. Sinds de fusie zijn alle kantoorfuncties samengevoegd in het kantoor in Etten-Leur, terwijl de laboratoriumactiviteiten zijn gecentraliseerd in Rotterdam. Daarvoor was het wel noodzakelijk om het laboratorium in Rotterdam te verbouwen en tegelijkertijd grondig te vernieuwen. Na de fusie is direct gestart met de eerste brainstormsessies voor deze renovatie, in samenwerking met architecten van KuiperCompagnons. Zo kon in 2018 gestart worden met de verbouwing. Begin 2020 was het proces afgerond en kon het nieuwe lab in zijn geheel worden gebruikt.

Indrukwekkend staaltje techniek

Het vernieuwde laboratorium van Star-shl in Rotterdam waar patiëntmateriaal grotendeels automatisch wordt geanalyseerd.

‘Meer daglicht op de plekken waar veel mensen aan het werk zijn’

Flexibel ontwerp maakt Star- shl toekomstbestendig

techniek en automatisering. Bij de verbouwing is namelijk ook bijna alle apparatuur vernieuwd en grotendeels geautomatiseerd. “We zijn een generatie opgeschoven in laboratoriumtechniek”, vertelt Gerard Scheiberlich, afdelingshoofd relatiemanagement en zakelijk bij Star-shl, die als projectmanager de verbouwing heeft gecoördineerd.

Centraal in dit systeem is de lopende band, waarover alle buizen met patiëntmateriaal het laboratorium door bewegen. Al deze buizen, zo’n twintig- tot achtentwintigduizend per dag, komen in kratten binnen. Na het scannen van alle barcodes worden de buizen in rekken op stations gezet, waar de buizen door een robot één voor één op de lopende band worden geplaatst. Achter elkaar bewegen ze vervolgens naar de verschillende analyse-apparaten, waar de uiteindelijke metingen worden gedaan.

Volautomatische analyse en opslag

Alles in het lab is berekend op grote aantallen. Zo staan er aan het begin van de lopende band vier units voor klinisch chemische analyses, elk bestaande uit drie vergelijkbare apparaten. “Zo hebben we altijd voldoende apparatuur beschikbaar, zelfs als een deel ervan tijdelijk is uitgeschakeld vanwege onderhoud”, zegt Scheiberlich.

Verderop is de microbiologische analyse-unit. Hier worden monsters automatisch geënt op een kweekplaat. Een robot schuift de plaat in een stoof en maakt achteraf een foto van het resultaat. Alleen als er op de foto inderdaad een infectie te zien is, gaan labmedewerkers handmatig aan de slag om dit verder te analyseren in een vervolgkweek. Als alle analysestations zijn gepasseerd, eindigt de lopende band bij een grote koelunit. Zelfs

die werkt volautomatisch, vertelt Scheiberlich. “De monsters worden automatisch hierin geplaatst, en het systeem houdt zelf bij welke monsters lang genoeg zijn bewaard en weer kunnen worden weggegooid.”

Eén grote ruimte

Architectenbureau KuiperCompagnons heeft het laboratorium helemaal ontworpen met dit proces in gedachten. Het bedrijf begon het project met een aantal brainstormsessies. Hierbij waren ook diverse laboratoriummedewerkers uitgenodigd, die hun wensen en behoeften konden aangeven. Een van de dingen die tijdens deze sessies naar boven kwam, was het idee om er één grote labruimte van te maken, en niet meer te werken met aparte ruimtes voor chemie en microbiologie, zoals gebruikelijk is in veel laboratoria. Scheiberlich legt uit: “Het voordeel hiervan is dat je elkaar veel meer tegenkomt, wat beter is voor het teamgevoel. Bovendien helpt het ook voor de uitwisselbaarheid.” Alleen voor DNA-analyses en PCR-testen, waarvoor onderdruk en/of overdruk vereist is, zijn nog wel kleine afgesloten ruimtes gecreëerd, maar door de grote ramen is er wel een optische

‘Ieder lab wil natuurlijk flexibel zijn’

verbinding met de rest van de werkvloer.

Bij het ontwerp is de lopende band met de bijbehorende analyse-units bewust in het midden geplaatst, met daar omheen de verschillende individuele werkplekken. Aan de ene kant gaat het om laboratoriumplekken voor handmatige analyses, aan de andere kant om computerwerkplekken. “Zo is er meer daglicht op de plekken waar veel mensen aan het werk zijn”, verklaart Rob Kanbier, architect en programmadirecteur healthcare en life sciences bij KuiperCompagnons.

Een duurzame basis

Om zo’n groot geautomatiseerd laboratoriumsysteem mogelijk te maken, is er meer nodig dan alleen een grote en lichte ruimte, legt Scheiberlich uit. Zo is er op veel punten demiwater, perslucht en stikstof nodig. “Voorheen hadden we daar verschillende aparte installaties voor, verspreid over het lab, maar nu hebben we dat allemaal gecombineerd in een centraal systeem”, zegt Scheiberlich. Boven in het gebouw zijn hiervoor centrale installaties aangelegd, waar vandaan alles via buizen naar de verschillende punten wordt vervoerd. Ook is er onder het gebouw een goede afvoer aangelegd. “We hebben steeds gekozen voor oplossingen die duurzaam en toekomstbestendig zijn”, zegt Kanbier.

Flexibiliteit

Een van de speerpunten van de architecten van KuiperCompagnons is een generiek ontwerp, dat zorgt voor flexibiliteit, vertelt Kanbier. “Ieder lab wil natuurlijk flexibel zijn”, zegt Scheiberlich. “Allereerst wil je natuurlijk de stand van de techniek kunnen volgen, en daarnaast wil je ook mee kunnen als de vraag groeit, zowel in kwantiteit als in kwaliteit.” Vandaar dat voorzieningen zoals elektra, internet en perslucht ruimschoots zijn aangelegd en een deel van de laboratoriumruimte nu nog relatief leeg is. Andere ruimtes zijn bewust modulair opgebouwd, zodat ze makkelijk kunnen worden aangepast. De afgelopen periode kwam dat al goed van pas in verband met de coronacrisis. Een deel van de extra ruimte kon gelijk worden ingezet voor COVID-19 PCR-testen. “Daar hoefden we nauwelijks aanpassingen voor te doen, we hebben er wat extra apparaten voor ingereden, extra medewerkers geworven en het werkrooster aangepast”, zegt Scheiberlich.

Finetuning

De afgelopen jaren was het een behoorlijke uitdaging om te verbouwen en ondertussen de laboratoriumwerkzaamheden gewoon te laten doorgaan. “Dat is gelukkig goed gelukt”, vertelt Scheiberlich trots. “We hebben zelfs in tussentijd een audit gehad, en dat was geen probleem.”

Ondertussen zijn hij en zijn collega’s nog steeds af en toe bezig om de laatste puntjes op de i te zetten. “Een bestaand systeem dat werkt, kun je helemaal doormeten, maar bij een compleet nieuw systeem kan dat vooraf natuurlijk niet. Het is daarom altijd spannend hoe dat uiteindelijk gaat werken.” Sommige dingen moesten gewoon eerst in de praktijk worden uitgeprobeerd. Het meeste werkt nu zoals we willen, maar op kleine punten zijn we nog bezig met de finetuning”, besluit hij.

Vijf stappen naar een flexibel en duurzaam laboratoriumontwerp

De architecten van KuiperCompagnons maken bij hun ontwerpen gebruik van de zogeheten IGLO-methodiek, dat staat voor Intelligente Generieke Laboratorium Optimalisatie.

Hierbij worden vijf stappen onderscheiden:

1. Bepaal hoe laboratoriumprocessen verlopen. 2. Inventariseer wensen en behoeften van de gebruikers. 3. Bepaalde de geldende veiligheids- en inperkingseisen. 4. Zorg voor een slimme integratie van technische installaties, apparatuur en voorzieningen. 5. Houd rekening met toekomstige laboratoriumactiviteiten.

Tien jaar Top Institute for Comprehensive

Analytical Science and Technology “We staan als COAST op de kaart”

Te weinig onderzoek, te weinig onderzoekers en te weinig beschikbare high end apparatuur: in 2011 stond het vakgebied van de analytische wetenschap & technologie er niet goed voor. En dat, terwijl het de sleutel vormt voor innovatie in bijvoorbeeld de energietransitie, circulariteit en zorg. Het Top Institute for Comprehensive Analytical Science and Technology (COAST) werd geboren. Hoe staat COAST er na een decennium voor?

Alinda Wolthuis | Fotografie: FOODnote

Managing director Oscar van den Brink (Akzo Nobel), hoogleraar Leo Koenderman (UMC Utrecht), principal scientist Rob Lieuwen (Corbion) en application specialist Larissa Ram (Da Vinci Laboratory Solutions) zijn het eens: analytische wetenschap kan het vliegwiel vormen voor innovatie in tal

van domeinen. “Het helpt ons beter te meten, en daardoor systemen te doorgronden. Dat is de basis voor vernieuwing van bestaande onderzoeksgebieden”, vat TI COAST directeur Van den Brink samen. “Met gerichte meettechnieken kunnen we ook actuele maatschappelijke problemen zoals watermanagement, zorg en energietransitie veel beter te lijf.”

Leo Koenderman geeft een voorbeeld. “Ik ben immunoloog. Meten is van groot belang voor de gezondheid van onze patienten: we baseren de diagnostiek voor een groot deel op de bepalingen. Dat kunnen we ín het ziekenhuis heel goed, met geavanceerde apparatuur. Maar zodra een patiënt het ziekenhuis verlaat, wordt het moeilijk hem of haar te volgen. Neem een patient met een chronische ontstekingsziekte zoals reuma, of astma:

Liron Zada, senior onderzoeker, bij de voor COAST-leden beschikbare opstelling voor ‘Stimulated Raman Scattering Microscopy’ voor studies aan microplastics in diverse matrices en siliconen micropartikels in (humane) weefsels.

je zou willen weten wanneer hun ziekte zich verergert, zodat je tijdig een interventie kunt plegen. Daarvoor zou je een eenvoudig instrumentje willen hebben, net zoals voor het meten van het bloedsuikergehalte bij diabetici. De data moeten makkelijk bij de behandelend specialist beschikbaar kunnen komen. Met een dergelijke vraag kun je dus bij COAST terecht. Daar ontmoet jij, als medicus met een vraag, de mensen die jouw vraag willen onderzoeken én de mensen die de technologie ervoor willen ontwikkelen.”

Talent program

Een van die mensen is Larissa Ram, application specialist bij Da Vinci Laboratory Solutions. Zij kent COAST omdat ze heeft deelgenomen aan het opleidingsprogramma van het topinstituut. “Naast mijn HBO-opleiding zocht ik extra uitdaging”, vertelt ze. “Ik heb me aangemeld en ben toegelaten tot het driejarige analytical sciences talent program (ASTP). Hier kunnen per jaar

zo’n 25 mensen instromen. Ik heb er extra onderzoek gedaan en cursussen gevolgd gericht op de analytische chemie. Na mijn afstuderen kon ik direct aan de slag bij COAST-partner Da Vinci. Het netwerk dat je bij ASTP opbouwt is, samen met de extra kennis, zeker van toegevoegde waarde.” Leo Koenderman liep op dat moment rond met een vraag over astma. Koenderman: “Je hebt verscheidene typen astma, die hun eigen behandeling nodig hebben. Als je de ontstekingscellen goed kunt typeren, kun je een diagnose stellen en daarop een therapie baseren. Maar om de therapie te kunnen verbeteren, zou je de patiënt

‘Als er een netwerk staat dan vind je elkaar ook veel sneller’

buiten het ziekenhuis willen volgen met eenvoudige sensoren. Zelf hebben we een route bedacht via het bloed, maar Larissa en haar team gaan meten op basis van uitgeademde lucht. We gaan nu beide routes testen bij mensen die meedoen aan de Nijmegen Inspanning Studie (NIS, onder leiding van prof. Maria Hopman) of een andere fysieke inspanning leveren.” Larissa: “Het mooie is, dat we daarbij stagiairs van ASTP-programma inschakelen, die hierop afstuderen. Zo schept Da Vinci als participant van COAST ook weer kansen voor nieuwe technologen.”

Mensen bij elkaar brengen

Het talentenprogramma is voor Rob Lieuwen een grote meerwaarde van COAST. “Mij valt steeds weer op hoe gedreven de studenten zijn om iets te leren en wat ze in hun mars hebben. Het MSc+-programma en het ASTP-programma zijn echt belangrijk. Het is voor hen heel fijn dat ze concreet kunnen bijdragen aan nieuwe ontwikkelingen in de praktijk, en boven-

TI COAST directeur Oscar van den Brink (AkzoNobel)

‘We brengen mensen bij elkaar, organiseren de ontwikkeling van nieuwe kennis en coördineren de gezamenlijke aanschaf van kostbare apparatuur.’

Hoogleraar Leo Koenderman (UMC Utrecht)

‘Bij COAST ontmoet jij, als medicus met een vraag, de mensen die jouw vraag willen onderzoeken én de mensen die de technologie ervoor willen ontwikkelen.’

Principal scientist Rob Lieuwen (Corbion)

‘Het talentenprogramma is een grote meerwaarde van COAST.’

Application specialist Larissa Ram (Da Vinci Laboratory Solutions)

‘Het mooie is, dat we stagiairs van het ASTP-programma inschakelen, die hierop afstuderen’

ANALYTISCHE WETENSCHAP

COAST definieert analytische wetenschap als ‘wetenschap die steeds betere middelen zoekt om de chemische samenstelling, de structuur en de morfologie van natuurlijke en door de mens gemaakte stoffen (vaste stoffen, vloeistoffen, gassen), of entiteiten (cellen, complexe materialen) te meten, in combinatie met de interpretatie van de verkregen gegevens.’

De kern is de kunst van het meten en interpreteren. Analytische wetenschappers ontwikkelen meetmethoden en meetinstrumenten en interpreteren de resultaten van deze metingen. Daarmee leveren ze een belangrijke bijdrage aan innovaties in gebieden die van deze metingen afhankelijk zijn. dien hun netwerk uitbreiden.” COAST brengt mensen bij elkaar die elkaar anders niet zouden treffen, zegt hij. “Dat loopt van hoogleraren tot MKB-ondernemers en studenten aan het HBO of de universiteit. Ze inspireren elkaar, over de grenzen van vakgebieden en technologieën heen.” “Dat klopt”, vult Oscar van den Brink aan. “Want om een systeem te begrijpen en te innoveren, moet je probleemeigenaren en oplossingsleveranciers bij elkaar brengen, vaak in een multidisciplinaire omgeving. En je hebt een publiek-private setting nodig om een vraagstuk te onderzoeken, doorgronden en op te lossen. Als er een netwerk staat, zoals COAST dat organiseert via de community en onze subcommunities, dan vind je elkaar ook veel sneller. Neem bijvoorbeeld het thema ‘microplastics’; de ontwikkelingen zijn relevant voor de subcommunities water, zorg en circulaire economie. Wij brengen dwarsverbanden tussen de communities aan, brengen vraag en aanbod bijeen en brengen talenten in contact met de beste docenten. Maar we kijken ook buiten onze eigen communities, want voor een onderzoeksgebied als de circulaire economie hebben we niet alleen analytisch

‘Nu is het zaak om nog meer partners aan ons te binden’

Een preparaat met weefsel met vermoedelijke siliconenmicropartikels uit implantaten wordt voorbereid voor onderzoek op de (fixed stage) AXIO Examiner 21-microscoop van Zeiss.

talent nodig, dat alles weet van meten en detecteren, maar ook procestechnologen, gedragsdeskundigen en materiaalexperts. We zijn altijd op zoek naar mogelijkheden om netwerken te verknopen.”

Focus in aandachtsgebieden

Terugblikkend op een decennium COAST zijn alle partners tevreden. Het nut van het vakgebied is onomstreden, zegt Van den Brink. “We staan op de kaart. We zitten bij allerlei initiatieven, ook buiten COAST, en pakken steeds vaker een coördinerende rol op.” De doelstellingen zijn bereikt: “We brengen mensen bij elkaar, organiseren de ontwikkeling van nieuwe kennis en coördineren de gezamenlijke aanschaf van kostbare apparatuur. Ons educatieprogramma loopt goed, we hebben aanzienlijk meer aanmeldingen dan plaatsen.”

Eén onderdeel komt minder uit de verf dan gepland. Van den Brink: “We hadden gehoopt om, qua volume, een groter publiek-privaat-onderzoeksprogramma te realiseren. Het beoogde sneeuwbaleffect is nog niet bereikt. We hebben wel veel spin-offs voortgebracht.” Daaraan gaat COAST de komende tijd verder werken. “We zullen mensen en netwerken bij elkaar blijven brengen. En we hebben met ‘Water’, ‘Circular economy’, ‘Industry 4.0’, ‘Food’ en ‘Health & Healthcare’ een duidelijke focus in onze aandachtsgebieden gebracht. Nu is het zaak om verder te groeien, nog meer partners aan ons te binden, nog vaker de rol van innovatiemakelaar op ons te

COAST KORT

X TI-COAST is een onafhankelijke stichting. X Doel is het vernieuwen van analytische wetenschap en technologie en het onderwijs daarover.

X COAST wordt bekostigd door participanten. X COAST heeft een R&D-agenda, een educatieprogramma en diverse communities en subcommunities.

nemen en probleemeigenaren en probleemoplossers bij elkaar te brengen.” Leo Koenderman vult aan: “Het duurt soms jaren voordat mensen elkaars taal leren, dat hebben we misschien een beetje onderschat. Maar COAST staat en is belangrijk bij het definiëren van de toekomst van het veld.”

In vivo-condities benaderen met 3D-wellplaten

Naast de bekende 2D-wellplaten voor onderzoek en analyse zijn er voor medisch en farmaceutisch onderzoek ook 3D-versies voor onderzoek aan ‘klontjes’ van cellen. Extra opties – en van belang voor dierproefvervanging - zijn onder meer de functionaliteit binnen celstructuren in detail te beoordelen én de invloed van medicijnen daarop.

De S-Bio Ultra Low Attachment platen van PHC Europe BV zijn speciaal ontworpen voor 3D-celkweek en hebben verschillende, unieke, wellvormen voor optimale spheroidvorming.

Redactie: Leendert van der Ent | fotografie: PCHBI

Onderzoek in 3D-wellplaten lijkt meer op in vivo-condities.

Daardoor levert het bewezen betere resultaten op dan cellijn-onderzoek in 2D-wellplaten. Die driedimensionale platen moeten wel aan strenge voorwaarden voldoen. Product manager Nazha Bouhafid van PHC Europe in Etten-Leur: “Er moeten ‘spheroids’ van cellen kunnen ontstaan. Dit kunnen bijvoorbeeld weefselstructuren en organoïden zijn, celstructuren met de rudimentaire functies van organen. Die ontstaan alleen als de cellen aan elkaar binden en niet aan het plastic van de wellplaten.” Dat betekent dat platen een coating moeten hebben met een ultralage binding aan cellen. “Onze S Bio Ultra Low Attachment (ULA) wellplaten hebben daarom een hydrofiele polymeercoating op het polystyreen (PS) dragermateriaal.”

Goed in vorm

Deze wellplaten maken het mogelijk om daadwerkelijke interacties tussen cellen in de celaggregaten te onderzoeken. Zo biedt een in vitro gelijkenis met de in vivo-situatie. Bouhafid: “Het voordeel van 3D-wellplaten is dat de protocollen voor de workflow veel lijken op de gewone werkdoorloop met 2D-wellplaten.” Behalve de ULA-coating is ook de vorm van de wells belangrijk. Die bepaalt de kracht waarmee de aggregatie van celstructuren kan plaatsvinden, afgestemd op de toepassing. “Behalve de conventionele U-bottom wellen hebben wij daarom ook platen met iets puntiger Spindle bottom wellen en als derde optie puntige V-bottom wellen”, vertel Bouhafid. “Die laatste komen goed van pas bij cellen die moeilijk aggregeren.” Ze geeft aan dat vergelijkingen met producten van concurrenten bevestigen dat die V-bottom plates bij moeilijke opdrachten tot goede resultaten kunnen leiden. “Klanten kunnen demoplaten krijgen om uit te vinden welke vorm het best bij hun onderzoek past.”

Transparant en krasloos

Voor beeldvormende technieken in het onderzoek is het belangrijk dat het polystyreen zeer transparant en krasloos is. Dit voorkomt namelijk dat er op de (microscoop)foto’s arefacten ontstaan. “Ik hoor van klanten dat onze platen daaraan voldoen”, aldus Bouhafid.