‘Is het snijvlak schoon?’, is een cruciale vraag voor een oncologisch chirurg in de operatiekamer. ‘Die vraag wil je het liefst direct beantwoorden om een tweede operatie te voorkomen’, vertelt Ron Heeren, universiteitshoogleraar in Maastricht en directeur van M4I (Maastricht Multimodale Moleculair Imaging Instituut).

MALDI-MSI (matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometric imaging) kan het antwoord geven. De massaspectrometrietechniek kan de aan- of afwezigheid van specifieke tumormarkers in coupes van het oppervlakteweefsel bevestigen. Maar daar wil je als chirurg niet een uur op moeten wachten; meetsnelheid is cruciaal voor werkelijke toepassing tijdens een operatie.

Heeren: ‘Wij zagen dat in de prakrijk de samplevoorbereiding langer duurt dan de meting zelf, dus gingen we aan de slag om juist die voorbereidingstijd te verkorten.’ Met ‘wij’ doelt Heeren op een multidisciplinair team van chirurg, patholoog, ingenieurs en massaspectrometristen. Bij M4I wer­ken ze allemaal bewust in dezelfde ruimte. ‘Voor een optimaal ontwerp moet je over de grenzen van je discipline heen kijken, een gezamenlijke werkplek lokt onderling contact uit’, zegt Heeren. Ook werkte M4I voor dit project samen met DSM Resolve en spin-off Maastricht Instruments.

Het resulteerde in de ontwikkeling van de Matrix Sublimator, een compleet geautomatiseerd apparaat voor samples in MALDI-MS. Binnen vijf minuten is de samplevoorbereiding gereed en de precisie is sub­micron. ‘Het sample erin en een druk op de knop’, belooft Heeren. De techniek vindt inmiddels toepassing op experimentele basis tijdens operaties; de definitieve goedkeuring als medisch apparaat moet nog volgen.

De Matrix Sublimator dampt automatisch een laagje zeer hydrofoob materiaal (‘de matrix’) op het sample dat grote moleculen aan het oppervlak loswrikt en invangt door co-kristallisatie. Laserdesorptie en -ionisatie schieten vervolgens de moleculen los voor analyse in de massaspectrometer. Het kan gaan om weefsel uit de operatiekamer, maar ook om bodemsamples, verfsamples van schilderijen, polymeervezels, et cetera. ‘Eigenlijk alles waar een nauwkeurige chemische analyse van de X- en Y-coördinaat relevant is’, stelt Heeren.

Vingerafdrukken

Volgens Maastrichts onderzoek kun je met de combinatie Sublimator-MALDI-MSI in vingerafdrukken stoffen terugvinden die een persoon gedurende de dag heeft gebruikt. Denk aan inkt uit de pen waarmee je schreef, een bepaald merk shampoo of handlotion. Ook overlappende vingerafdrukken kun je zo van elkaar onderscheiden. Deze werkwijze is een mogelijk belangrijke bijdrage aan een biomoleculair profiel in forensische opsporings­technieken.

Wat maakt de Matrix Sublimator nu precies sneller dan zijn voorgangers? Dat ligt niet zozeer aan een vondst, als wel aan een reeks kleine slimmigheden. Heeren: ‘Het zit in aanpassing van de vacuümtechniek, in gecontroleerd bevochtigen van het oppervlak met waterdamp om co-kristallisatie te bevorderen, in goede temperatuurcontrole, en ook in de wijze waarop je gassen door het systeem stuurt.’

Het apparaat is onder de naam HTX Sublimator op de markt gebracht. Brightlands Maastricht Health Campus heeft de knowhow in licentie gegeven aan het Amerikaanse HTX Imaging, in ruil voor royalty’s over elk verkocht product. Heeren besluit: ‘Het is een groot veld. Er gaan miljarden om in MSI.’