Universiteit Twente

Lab-on-a-chip neemt blaasproef af voor ammoniak

Gevoelige ademanalyse kan bacteriële infecties snel aantonen Een chip die gevoelig genoeg is om het beetje ammoniak te meten dat in adem voorkomt: dat is het meetsysteem dat promovendus Björn Timmer van de Universiteit Twente heeft ontwikkeld. De gemeten ammoniak geeft informatie over een bacteriële infectie die kan leiden tot een maagzweer. Door de kleine afmetingen van dit complete lab-on-a-chip is een snelle meting mogelijk: de chip heeft aan een zuchtje genoeg. De analyse is daarmee veel eenvoudiger en goedkoper dan bestaande methoden. Timmer promoveert op 28 mei aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.
In de medische wereld is er vraag naar een uiterst gevoelig meetinstrument voor het bepalen van de ammoniakconcentratie in adem. Deze concentratie ammoniak zegt iets over de aanwezigheid van een bacterie als de Helicobacter Pyloris. Een infectie met deze bacterie kan leiden tot een maagzweer. De bacterie, die zich in de maagwand nestelt, beschermt zich tegen maagzuur door ureum af te scheiden. Dit leidt tot een verstoorde ureumverhouding en tot een lagere concentratie ammoniak. Tot nu toe kan de infectie alleen worden vastgesteld via het toedienen van radio-actief CO in de maag: dat is duur en slechts op een beperkt aantal plaatsen voorhanden. Een alternatief meetsysteem moet zeer gevoelig zijn en de analyse snel kunnen uitvoeren.

Kleiner is sneller
Eerder al zijn geïntegreerde meetsystemen ontwikkeld voor het monitoren van bijvoorbeeld lucht in stallen, op eventuele schadelijke concentraties ammoniak. Dit zijn grotere systemen die als nadeel hebben dat ze niet snel genoeg zijn voor de medische toepassing en een vrij groot monster nodig hebben om een zinvolle uitspraak te kunnen doen. Miniaturisatie heeft in al deze opzichten voordelen. Timmer heeft daarom alle componenten voor de analyse op een chip van enkele vierkante centimeters bijeengebracht. Hierdoor kan de tijd teruggebracht worden van 20 minuten naar amper één minuut, en is een honderdmaal kleiner monster al voldoende. Op basis van deze chip is een compact meetinstrument te bouwen voor gebruik in de artsenpraktijk.

Gas naar vloeistof
De eigenlijke meting wordt gedaan in vloeistof. Stoffen uit de opgevangen adem worden via een minuscule mixer in vloeistof opgenomen en vervolgens gescheiden. Het verschil in zuurgraad (pH) tussen de verschillende bestanddelen geeft ook een verschil in de geleidbaarheid van de vloeistof. Door die geleidbaarheid te meten is de concentratie ammoniak te herleiden. Het gaat om een gevoeligheid van 1.1 parts per billion. Dit is voor ademanalyse ruim voldoende, en ook genoeg om al een heel kleine hoeveelheid ammoniak in de lucht aan te tonen. De componenten, een gassampler, een scheider, vloeistofkanalen en geleidbaarheidssensoren zijn aangebracht op een enkele chip. Timmer heeft ook nog technieken uitgewerkt om de selectiviteit nog verder te vergroten. Dit kan door de gassampler nog gevoeliger te maken. Ook het reduceren van de lengte van de vloeistofkanaaltjes, dus het minimaliseren van de nu al kleine afmetingen, werkt gunstig voor de selectiviteit en gevoeligheid.
Björn Timmer heeft zijn onderzoek gedaan in de BIOS Lab-on-a-chip Group van prof.dr.ir. Albert van den Berg. Deze groep maakt deel uit van het MESA+ instituut van de Universiteit Twente. Meer informatie
Lab-on-a-chip Group: www.bios.el.utwente.nl
MESA+ Institute for Nanotechnology: www.mesaplus.utwente.nl Noot voor de pers
Een samenvatting van het proefschrift en afbeeldingen van het meetsysteem zijn elektronisch verkrijgbaar.
Contactpersoon voor de pers: ir. Wiebe van der Veen, tel (053) 489 4244, email w.r.vanderveen@utwente.nl

Laatst gewijzigd op 28-05-2004 © Universiteit Twente Printversie