Het onzichtbare zichtbaar maken: Micro CT-scanner biedt 3mE nieuwe onderzoeksmogelijkheden
Van polymeren tot metalen, en van cellen tot botweefsel. Binnen de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Materiaalwetenschappen (3mE) van TU Delft wordt met een breed scala aan materialen gewerkt. Sinds kort kunnen onderzoekers nog dieper deze materialen induiken. De komst van een micro CT-scanner op de faculteit stelt onderzoekers in staat deze onzichtbare wereld beter te verkennen.
Het is een grote wens van veel onderzoekers om binnenin materialen te kijken zonder het materiaal te beschadigen. Zo ook van onderzoeker Mohammad J. Mirzaali, universitair docent bij de afdeling Biomechanical Engineering. Hij onderzoekt de overgang van hard naar zacht materiaal, zoals de verbinding tussen bot en zacht weefsel in ons lichaam. “Ik wil tot in detail begrijpen waar die overgang allemaal uit bestaat en hoe het werkt. Die kennis gebruik ik vervolgens om betere implantaten te ontwikkelen”, zegt Mirzaali. De micro CT-scanner biedt hiervoor uitkomst. “Met dit apparaat kunnen we eigenschappen in beeld brengen en onderzoeken die we eerder niet konden zien, het brengt onderzoekers door de hele faculteit veel nieuwe onderzoeksmogelijkheden.”
Kostbaar materiaal
De micro CT-scanner werkt op basis van röntgenstraling. Op deze manier kan je plakje voor plakje en met hoge resolutie in 3D in een object kijken. Monsters en preparaten kunnen worden afgebeeld met een minimale resolutie van één micrometer. Deze techniek wordt voornamelijk ingezet om de inwendige structuur van zowel materiaal als biologische preparaten te bestuderen zonder in de monsters te snijden. Dat is in het geval van Mirzaali’s onderzoeksproject ook handig. Hij maakt onder andere gebruik van botweefsel van patiënten. “Dit is kostbaar materiaal waar we nu duurzamer mee om kunnen gaan.”
Van cellen tot metalen
Mirzaali gebruikt de micro CT-scanner voornamelijk om een diepgaandere analyse te doen van de natuurlijke zacht-harde grensvlakken zoals bot-peesverbindingen, hun evolutie in de loop van de tijd en hun interactie met synthetische implantaten. Maar de scanner heeft veel meer toepassingen. "Collega's gebruiken de scanner om de structuur van superlegeringen, polymeren of andere biologische materialen te onderzoeken", zegt Mirzaali. Ook kan de scanner gebruikt worden voor kwaliteitscontroles van 3D-geprinte objecten. De scanner kan namelijk de interne microstructuren en anders onzichtbare afwijkingen in beeld brengen waardoor de kwaliteit en structurele integriteit van 3D-geprinte voorwerpen gegarandeerd wordt.
Nieuwe mogelijkheden
Het systeem maakt ook het scannen van materialen onder verschillende omstandigheden mogelijk, zoals onder mechanische belasting. Daarnaast kan de machine zowel beeldvorming met grove resolutie in het grotere blikveld als lokale beeldvorming met hoge resolutie uitvoeren. Deze combinatie biedt een aanzienlijk voordeel bij het analyseren van materialen op meerdere schaalgroottes. "De mogelijkheden met de nieuwe scanner zijn uitgebreid," zegt Mirzaali. "We hebben tijd nodig om het instrument te leren kennen zodat we het volledige potentieel kunnen benutten."
Er is een speciale ruimte ingericht voor dit apparaat. De micro CT-scanner gaat uiteindelijk deel uitmaken van een heel nieuw microbiologisch lab in de 3mE faculteit.
