Met gebruik van een laser hoopt onderzoeker David Fernandez Rivas de naald bij vaccinaties voorgoed gedag te zeggen. Het baanbrekende onderzoek maakte hem ingenieur van het jaar.
‘Ken je deze zeevaarder?” David Fernandez Rivas wijst naar een 17de-eeuwse afbeelding van een man met een sik. Om zijn nek een grote witte kraag, onder zijn neus een weelderige snor. Het is Piet Hein, die in 1628 naar Cuba voer en met ladingen goud terugkeerde in Nederland. “Gestolen goud, voor de duidelijkheid”, vertelt de Cubaanse Fernandez Rivas tussen de gekleurde draden in zijn lab op de Universiteit Twente.
Toch vergelijkt de Cubaanse wetenschapper, die sinds 2007 in Twente onderzoek doet, zichzelf graag met de zeevaarder. “Hij reisde van Nederland naar Cuba, ik maakte die reis andersom. We wilden allebei nieuwe dingen ontdekken.” Dan, lachend: “Al zijn mijn doelen hopelijk wat nobeler dan de zijne”.
Liever luisteren dan lezen? Onze collega's van Blendle spraken het artikel voor u in.
Wie naar de energieke David Fernandez Rivas luistert, waant zich al snel in een rijke geschiedenisles. Toch is de wetenschapper geen historicus, maar universitair hoofddocent vloeistofdynamica aan de Universiteit Twente. Voor zijn onderzoek naar naaldloos vaccineren ontving hij van prinses Beatrix en prinses Mabel de Prins Friso Ingenieurprijs, die Fernandez Rivas tot ‘Ingenieur van het Jaar 2021’ kroont. Een eervolle titel, toch maakt de wetenschapper liever geen onderscheid tussen wetenschappelijke disciplines, benadrukt hij keer op keer. Dus sluiten foto’s van getatoeëerde mummies en 17de-eeuwse schilderijen naadloos aan op gedetailleerde tekeningen van een insulinepompje en de opbouw van de huid.
Het lab, Universiteit Twente
De belangrijkste boodschap van de 39-jarige Fernandez Rivas: het vaccineren zoals we dat nu kennen, moet straks verleden tijd zijn. “De medische wetenschap is conservatief”, benadrukt hij. “We prikken al 200 jaar op dezelfde manier. Sleutelen aan een techniek die al werkt, dat gebeurt niet zomaar in de medische wetenschap.”
Zelf is Fernandez Rivas bepaald niet conservatief. Ook niet in zijn onderzoek: sinds 2014 ontwikkelt hij een vaccinatietechniek waar geen naald bij komt kijken. In plaats daarvan doet een laser het werk, laat hij zien in zijn lab. “De laser verhit een vloeistof en als resultaat ontstaat een belletje”, wijst Rivas. “Dat belletje groeit ontzettend snel, zet uit en lanceert het medicijn de huid in.” Een krachtig cilindertje berekent in microseconden hoeveel vloeistof in de huid wordt gespoten. Tussen felgekleurde draden en dure apparatuur oefent Rivas de techniek op varkenshuiden. “Belangrijk om te weten: de laser raakt nooit de huid. En de prik is vergelijkbaar met een muggenbeet.”
Injecteren zonder naald is niet nieuw: tijdens de Korea- en Vietnam-oorlog vaccineerden de VS soldaten al met een luchtpistool, dat een medicijn onder hoge druk de huid inspuit. In de jaren 60 en 70 prikten artsen in de tropen op dezelfde manier. “Maar die oude prikken waren lomp en slaagden er niet in om op de juiste plek in de huid terecht te komen.” Dat lukte Fernandez Rivas wél: zijn laser spuit de vloeistof met een uiterste precisie en op de juiste snelheid de huid in. “Iedere huid is anders”, zegt Fernandez Rivas, “en ons afweersysteem reageert soms beter als een medicijn minder diep wordt gespoten, of terechtkomt op een specifieke plek in de huid. Een naald kan daar niet altijd goed bij: die is namelijk one size fits all. De wetenschap heeft baat bij het erkennen van die verschillen.”
Een vertraagde weergave van de injectie in de huid:
De techniek, die over enkele jaren op de markt moet verschijnen, moet injecteren bovendien duurzamer maken. “Dagelijks belanden wereldwijd zo’n 44 miljoen naalden in de prullenbak, of erger, in de natuur”, vertelt Fernandez Rivas. Zijn laserpen kan worden hergebruikt: bij een nieuwe patiënt is alleen een schoon opzetstukje nodig. Nog een voordeel: het naaldloos vaccineren vermindert het risico op crosscontaminatie, het overdragen van besmettelijke ziektes via een onbedoeld prikje met een gebruikte naald. “Zo ga je de overdracht van bijvoorbeeld hiv of hepatitis tegen.” En: de techniek is goed nieuws voor de 20 procent van de bevolking met prikangst die ervoor zorgt dat sommigen het niet aandurven een vaccin te nemen. “Vaccin-angst is een serieus probleem”, stelt hij. “De lasertechniek kan dat hopelijk oplossen.”
In het Cubaanse leger
Dat Fernandez Rivas een ondernemend wetenschapper zou worden, was in zijn jeugd in de Cubaanse hoofdstad Havana allesbehalve vanzelfsprekend. Zijn familie was politiek actief en steunde Fidel Castro’s communistische politiek. “Mijn opa smokkelde wapens en voedsel door de binnenlanden van Cuba ter ondersteuning van de revolutie”, vertelt hij. “Uiteindelijk versloeg Castro daarmee in 1959 de door de Amerikanen gesteunde regering.” Ook Fernandez Rivas moest na de middelbare school het leger in, een verplichting voor iedere Cubaanse jongen. Hij maakte lange wandeltochten over de Cubaanse bergen en oefende met gevaarlijke explosieven. “Ik heb daar veel geleerd over de natuur”, stelt de pacifistische wetenschapper. “Toch speelde ik liever op een gitaar dan met wapens.
Midden in zijn diensttijd werd Fernandez Rivas – dan net 19 – vader. Op vrije dagen fietste hij naar zijn dochter toe, twintig kilometer heen en weer. “Het was tijdens die ritjes dat ik dacht: hoe wil ik dat mijn leven er in de toekomst uit gaat zien?”, vertelt hij in zijn lab. Dingen opblazen, dat wil hij niet meer. Hij zoekt juist een manier om levens beter te maken. Op de fiets besloot Fernandez Rivas dat hij carrière wil maken als wetenschapper. “Om een toekomstbestendige ontdekking te doen.”
De universiteit in Havana
Maar als de jonge Fernandez Rivas vol ontdekkingsdrang in 2000 op de universiteit in Havana start, stuit hij op een gesloten cultuur. “Begrijp me niet verkeerd: aan mijn universiteit in Havana werkten goede hoogleraren. Sommigen hadden jarenlang gestudeerd of gewerkt in de Sovjet-Unie en daar een hoge positie verdiend. Maar de hiërarchie zat muurvast, het was lastig om nieuwe ontdekkingen naar de industrie of maatschappij te brengen. Dat was je rol niet als wetenschapper.”
Wat is vloeistofdynamica?
David Fernandez Rivas is universitair hoofddocent vloeistofdynamica.
Dat is een natuurkundige studie die zich richt op het bestuderen van vloeistoffen en gassen. Met computermodellen bestuderen onderzoekers de bewegingen van die vloeistoffen. Dat levert kennis op over medicijnen, maar ook over sport, klimaatverandering en milieukwesties.
Op reis
De vrijheid blijkt van korte duur. Fernandez Rivas stuit op Cubaanse internetrestricties, die hem bijvoorbeeld weerhouden van belangrijke wetenschappelijke discussies op Amerikaanse internetfora te volgen. “Ik realiseerde me: als ik baanbrekend onderzoek wil doen, moet ik samenwerken met buitenlandse instituten.”
Om zijn eigen gang te kunnen gaan, koos Fernandez Rivas een specialisme waar niemand iets van afwist: microvloeistofmechanica, het bestuderen van vloeistoffen met experimenten en computermodellen. Lachend: “Iedereen vond me maar gek. Dat was handig, want zo kon ik de strikte hiërarchie omzeilen.”
Op Koninginnedag speelt Fernandez Rivas Cubaanse muziek:
Pas na zijn promotie stuitte hij via collega’s op het naaldloos vaccineren, dat hij vanaf 2014 verder begon te onderzoeken. Het is de toekomstbestendige techniek die hij al in het leger hoopte te ontdekken, vertelt hij trots. Eén die generaties moet overleven: “Over tientallen jaren bouwen nieuwe studenten nog steeds verder aan deze techniek”, hoopt hij. In Nederland, dat hij met nadruk óók zijn land noemt, kreeg Fernandez Rivas in 2018 en 2020 nog twee kinderen. Lachend: “Wie weet vervolgen zij over twintig jaar mijn onderzoek wel”. Zijn oudere dochter, die in Florida woont, gaat met haar studie marketing inmiddels een andere kant op.
Over ‘vijf tot tien jaar’ hoopt de wetenschapper het naaldloos vaccineren daadwerkelijk op de markt te brengen, afhankelijk van patenten en subsidies. De toepassingen van de lasertechniek zijn eindeloos, vertelt hij, maar vooralsnog richt hij zich op stoffen die minder diep onder de huid hoeven te gaan dan een normale prik: medische tatoeages bijvoorbeeld, die nodig zijn bij het wegwerken van een litteken, of voor het tatoeëren van een tepel na een borstamputatie. Ook voor diabetespatiënten biedt de techniek perspectief. “Nu hebben zij een pompje op hun huid dat hen steeds opnieuw prikt”, zegt Rivas. “Dat is vervelend en doet pijn. Als je insuline inspuit met de laser scheelt dat veel littekens.”
Terug naar Cuba
De coronacrisis biedt Fernandez Rivas de kans zijn kennis terug te brengen naar zijn vaderland. “In Cuba zijn twee vaccins in ontwikkeling”, vertelt hij. “Eén daarvan zit in de laatste fase en is al geïnjecteerd. Ik ben in contact om te kijken of de lasertechniek daar iets kan betekenen. Misschien niet meer voor deze pandemie, maar wel voor een mogelijk volgende.” Bij een grootschalige vaccinatiecampagne biedt de naaldloze injectie grote voordelen, denkt hij. “Veel vaccins zijn effectiever als ze minder diep onder de huid zitten. Wie weet kan ik mijn techniek op de juiste manier inzetten en helpt die het Cubaanse vaccin vooruit.”
Het is een kleine poging om de band tussen Nederland en Cuba in ere te houden, op een constructievere manier dan zijn voorganger Piet Hein in 1628, stelt Fernandez Rivas. “Tegelijkertijd is er nu al zóveel nieuw aan de coronacrisis, dat ik me ook gedeisd wil houden: een vaccin met een laser klinkt spannend in deze onrustige tijd, dat begrijp ik”, zegt hij. “Maar als ik bij volgende pandemieën mijn vaderland én Nederland kan helpen met naaldloos vaccineren, dan zal ik paraat staan.”
Lees ook:
Welke vaccins en medicijnen liggen er klaar voor 2021?
Begin 2021 zal er een vaccin zijn, maakte het kabinet deze week bekend. Zal de wereld dan weer zijn als voor 2020? En hoe staat het met de ontwikkeling van medicijnen en vaccins?
