Biosensor meet afzonderlijke moleculen in het bloed
Ingenieurs van de TU Eindhoven hebben een biosensor ontwikkeld die individuele moleculen in het bloed kan registreren. Op die manier kunnen artsen en laboranten de concentratie van eiwitten, hormonen en dergelijke stoffen heel nauwkeurig meten.
De door de TU Eindhoven ontwikkelde biomarker-techniek maakt gebruik van verandering van de beweeglijkheid van de biosensor. Het gaat om de combinatie van een deeltje van minder dan een micrometer dat is voorzien van bepaalde biomarkers en een onderlaagje (substraat) waarop ook biomarkers zitten. Dat deeltje zit met een flexibele dna-streng vast aan het onderlaagje.
'Zit er een doelmolecuul in het bloed waar de biosensor gevoelig voor is, dan hecht dat zich zowel aan het deeltje als aan het substraat', zo legt hoogleraar Menno Prins van de afdeling Biomedical Engineering van de TU Eindhoven uit.
Selectief
Die aanpak heeft twee voordelen. ‘Omdat het doelmolecuul zich aan twee verschillende biomarkers moet hechten, zijn we heel selectief.’
Daarnaast is op deze manier ook te zien dat het doelmolecuul zich heeft gehecht. ‘Door die dubbele koppeling verandert de beweging van de biomarker in het bloed, en dat is duidelijk waarneembaar.’ Dat heeft te maken met de grootte van het deeltje (een kleine micrometer) ten opzichte van het doelmolecuul (dat hooguit een honderdste micrometer groot is). Bij een enkele binding zou er aan de beweging van het deeltje nauwelijks iets veranderen, maar omdat het nu naar het onderlaagje wordt getrokken is die verandering er wel.
Omdat het bij die binding gaat om een dynamisch evenwicht, zal het doelmolecuul ook weer loslaten. ‘Je krijgt zo als het ware een digitaal aan- en uitsignaal, waarbij de mate waarin dat verandert iets zegt over de concentratie van de doelmoleculen in het bloed.’
Lichtbron, lens en algoritme
Het waarnemen van die bewegingsverandering is relatief simpel. Het grote deeltje met de biomarkers is zo gemaakt dat het beschenen onder een microscoop duidelijk oplicht. De bewegingsverandering is zo door een microscoop duidelijk te zien. ‘Een lichtbron, een camera en een algoritme dat aangeeft of het deeltje vrij beweegt of is gebonden, meer heb je niet nodig,’ aldus Prins. Het resultaat vertelt de medicus dan wat de concentratie is van het doelmiddel in het bloed.
De meting kan volcontinue gebeuren. ‘Dat is ook een belangrijk voordeel van onze methode.’ Dat gebeurt dan bijvoorbeeld via een katheter: in het ziekenhuis zijn er tal van behandelingen waarbij die nodig is, en als die aangesloten wordt kan de detector meteen aan de katheder vast worden gemaakt.
De techniek is inmiddels zo ver gevorderd dat die voor allerhande mogelijke doelmoleculen beschikbaar is.
Nu de Eindhovense ingenieurs hebben aangetoond dat de methode werkt, willen ze de detector in een meer praktische toepasbare vorm gieten.
Meer artikelen
