Printing makes Sense.

Recente ontwikkelingen op het gebied van microfluïdica en microreactoren maken het mogelijk verschillende laboratoriumtesten te miniaturiseren.Deze zogenaamde “lab-on-a-chip” technologieën maken diagnostische testen buiten het laboratorium (point of care testing) mogelijk.Voor medische testen hoeven artsen geen monsters meer op te sturen naar een gespecialiseerd laboratorium en te wachten op de uitslag, de gegevens kunnen meteen gelezen worden en eventuele therapie direct gestart of daarop aangepast worden.
Desondanks loopt de toepassing van de “lab-on-a-chip” technologie in de praktijk achter bij de verwachtingen. De omzetting van idee tot device vergt vaak grote investeringen. Voor het aantonen van de toepasbaarheid van een idee zijn veelal al dure investeringen in productiemiddelen en geconditioneerde ruimten noodzakelijk, terwijl het benodigde geld voor de investeringen alleen verkregen kan worden als kan worden aangetoond dat het idee werkt (“valley of death”).
Printtechnologieën kunnen op dat punt een uitkomst bieden. Inkjetprinten, plasmaprinten en 3D-printen zijn relatief eenvoudige, goedkope en flexibele technieken die bijna overal kunnen worden toegepast en ze zijn ook nog eens geschikt voor biologische materialen.
In dit project willen we met een combinatie van verschillende printtechnieken (inkjet-, plasma- en 3D printen) een platform genereren waarmee MKBers middels prototypes de haalbaarheid van hun idee met betrekking tot een bio(medische) sensor kunnen aantonen.
Door gebruik te maken van een innovatieve detectiemethode, recent ontwikkeld aan de Technische Universiteit Eindhoven, willen we een volledig geprinte sensor produceren die met een smartphone uit te lezen is.
We zullen twee praktijkgerichte toepassingen als demonstrator uitwerken. Als eerste een sensor die een ernstige longontsteking van een onschuldige verkoudheid kan onderscheiden, door detectie van het ontstekingseiwit ‘C-reactief eiwit (CRP)’. Als tweede een sensor die snel en eenvoudig de spiegels van een nieuwe oncologische biomarker kan meten en gebruikt kan worden bij de diagnostiek van bepaalde soorten tumoren en het meten van de therapeutische respons.

Eindrapportage

Het doel van dit project is om met een combinatie van eenvoudige out-of-the-clean-room technieken, zoals printtechnieken, een platform te genereren waarmee MKBers middels prototypes de haalbaarheid van hun idee met betrekking tot een bio(medische) sensor kunnen aantonen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een innovatieve detectiemethode, gebaseerd op bioluminescente eiwitten, waarbij de sensor met een smartphone uit te lezen is.
In dit project is de nieuwe sensortechnologie verder ontwikkeld om snel en gevoelig de aanwezigheid van relevante antigene/targets te kunnen meten en daarmee uiteindelijke snel een ziekte te kunnen diagnosticeren. Hiervoor is een microfluïdische cartridge ontwikkeld en zijn de bioluminescentie sensor en microfluidische cartridge samengevoegd. De sensor kan worden uitgelezen met een simpele digitale camera.
Als prototype sensor hebben wij, in samenwerking met Rijnstate ziekenhuis, laten zien dat ‘RAPPID’ gebruikt kan worden om relevante concentraties C-reactief proteïne
(CRP) in het bloed van patiënten te meten met dezelfde analytische performance als de assay die nu in het klinische laboratorium wordt gebruikt. Een sneltest voor CRP kan veel waarde toevoegen aan het vroeg ontdekken van ontstekingen. Toen de corona-crisis de kop opstak hebben wij hier snel op ingespeeld door sensoren te ontwikkelen voor het meten van het coronavirus (door het spike glycoproteïne van het virus te detecteren) en voor antilichamen tegen dat spike eiwit. In samenwerking met Genmab b.v. hebben wij een sensor ontwikkeld voor een kanker biomarker, soluble Axl. Vervolgens ook voor een hart marker (“cardiac troponin I”) en relevante therapeutische antilichamen.
Voor het ontwikkelen van de microfluïdische cartridge zijn 3D printtechnieken, micromilling en hot-embossing gebruikt. Om de vloeistofstromen te beïnvloeden is het oppervlak gemodificeerd via inkjetprinten. Daarnaast zijn eenvoudige sensoren voor het uitlezen van het signaal onderzocht, maar vooralsnog biedt een digitale camera de beste oplossing.