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
Universiteit Twente