Glass-microreactor-chip-micronit

Het is even schrikken voor kersverse moeders: een prikje in de hiel van jouw baby, die ook nog eens pijn doet. Toch wordt de hielprik jaarlijks uitgevoerd bij bijna 180.000 pasgeborenen, om te screenen op zeldzame stofwisselingziektes. Deze test wordt afgenomen door op een papiertje een druppeltje bloed van de baby te druppelen. Maar wie weet neemt de kraamhulp in de toekomst een glasplaatje ter grootte van een nagel mee naar uw huis, en binnen enkele momenten verschijnt: de kleine heeft gelukkig géén aanleg voor deze ziektes. Geen weken wachten op de uitslag maar gelijk duidelijkheid, in de huiskamer. Dit klinkt als science fiction maar is inmiddels dichterbij dan je zult denken.

De Lab-on-Chips die de Canadezen hebben ontwikkeld zijn niet alleen toepasbaar voor de hielprik, maar voor meer testen waarbij gebruikt gemaakt wordt van bloeddruppeltjes op papier. Omdat er slechts een kleine ingreep gedaan hoeft te worden en de stukjes papier per post verzonden kunnen worden, wordt de bloeddruppel-methode steeds populairder, zeker in gebieden waar ziekenhuizen niet zo dik gezaaid zijn en het gekoeld verzenden van bloedmonsters een probleem is. Door Labs-on-Chips kunnen al deze monsters in de toekomst sneller, efficiënter en nauwkeuriger verwerkt worden.

Het beschreven glasplaatje is een zogenaamde Lab-on-a-Chip. Met behulp van een ingenieus design van kanaaltjes, voorraadruimtes, klepjes en pompjes zijn deze Lab-on-Chips werkelijk miniatuur-laboratoriumpjes. Bij het ontwikkelen van zo’n chip komt behoorlijk wat natuurkunde kijken. De micro-fluïdica, het onderzoek naar het gedrag van hele kleine hoeveelheden vloeistoffen (nanoliters, een miljoenste van een milliliter) in kanaaltjes, heeft eraan bijgedragen dat heel precies de dikte van de kanaaltjes, de snelheid van de stroming, en de volumes van de vloeistoffen gekozen kan worden. Dit soort chips bestaan al voor verschillende toepassingen zoals het bepalen van lithiumgehalte in bloed (voor mensen die met lithium behandeld worden voor depressies). Onderzoekers uit Canada hebben nu Lab-on-Chips ontwikkeld voor het analyseren van opgedroogd bloed, zoals bij de hielprik.

Om de resultaten van een hielprik te krijgen wordt nu het papiertje met het druppeltje bloed naar het laboratorium opgestuurd. Daar wordt de bloeddruppel uitgeknipt, en met bepaalde vloeistoffen weer opgelost. Vervolgens worden in het monster aminozuren gemeten met een massaspectrometer. Het uitknippen van het papiertje en het oplossen van het bloed is behoorlijk gepruts, om alle hielprikken te analyseren zijn veel mensen nodig. Met de nieuwe Lab-on-a-Chip-techniek wordt de opgedroogde bloeddruppel direct op de chip gelegd, waarna er vanzelf de juiste vloeistof bij gepompt wordt en het bloed wordt opgelost. Deze oplossing wordt vervolgens volautomatisch voorbereid om met de massaspectrometer te meten, met behulp van slechts één pompje en één chipje! Dit is niet alleen sneller, maar doordat er minder mensen mee bezig zijn wordt ook het risico op fouten verminderd.

De uitslag van de hielprik in de huiskamer is nog onrealistisch, het meten van de samples die uit de chip komen moeten in het laboratorium gedaan worden. Maar de Lab-on-a-Chip kan wel het arbeidsintensieve werk deels vervangen. Als zulke chips in grote hoeveelheden gebruikt gaan worden zullen de kosten van de chip uiteindelijk minder zijn dan die van een laborant die papiertjes uitknipt. De kraamverzorgster kan dan een deel van de taak van een laborant overnemen, door een klein laboratorium mee te nemen naar uw huis.