Een apparaat ter grootte van een plakbandhouder kan tot wel 170.000 verschillende moleculen in een bloedmonster analyseren. Dit stellen onderzoekers van École Polytechnique Federale Lausanne (EPFL) in Light: Science & Applications.

Het apparaat is 7,5 cm groot, weegt zestig gram en is in staat virussen en eiwitten vanaf drie nanometer dik te detecteren. Het bestaat uit een lightgevoelige CMOS chip, een LED-lampje en een gouden plaatje van tien bij tien millimeter. Dit plaatje bevat rijen kleine gaatjes van minder dan tweehonderd nanometer in diameter.

Die rijen gaatjes zijn ingedeeld in sectoren. Elke sector werkt als een sensor die onafhankelijk is van de andere sectoren. Ze zijn bedekt met een speciale biofilm die specifiek bepaalde eiwitten aantrekt. Als je dan bloed aanbrengt op de chip, hechten verschillende eiwitten aan verschillende sectoren, waar de chip ze analyseert.

Door de diode gebeurt die detectie vrijwel meteen. Het licht schijnt op het plaatje en door de nano-openingen en de CMOS chip registreert dat signaal. Door de aanwezigheid van biomoleculen veranderen de eigenschappen van het licht zodanig, dat je zelfs kan bepalen hoeveel van die moleculen er zijn.

In een laboratorium analyseer je meestal het verschil tussen de golflengte voor en na contact met biomoleculen, maar daar heb je een relatief grote spectrometer voor nodig. De Zwitsers negeerden het verschil in golflengte en kozen voor de intensiteit van het licht. Dit kan door rekening te houden met de collectieve oscillatie die elektronen uitoefenen als je ze blootstelt aan licht, de zogenoemde ‘surface plasmonic resonance’. Deze is afhankelijk van de aanwezigheid (of afwezigheid) van bepaalde eiwitten. De chip kan de oscillatie-intensiteit gemakkelijk meten.

Met het apparaat kun je verschillende aspecten tegelijk in de gaten houden. Zo kan je tegelijkertijd insulineniveaus, biomarkers voor kanker en virussen screenen. Heel nuttig volgens Hatice Altug, een van de auteurs van het artikel. ‘Recente studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat je ziektes zoals kanker of Alzheimer beter kunt vaststellen als je meerdere parameters tegelijkertijd kunt controleren. Je ontwijkt zo ook meer valspositieve resultaten.’

De inspiratie voor de chip komt uit een aparte hoek. ‘We wilden een interface zoals bij een dashboard,’ zegt Altug. ‘Daar kan je ook tegelijkertijd zien hoeveel olie en benzine je nog hebt, hoe hard je rijdt en of je koplampen aan staan.’

Bron: EFPL