Biosensoren voor detecteren van enzymen, dna en virussen

Dit project vloeit voort uit een samenwerking van Smart Sensor Systems met TNO en het bedrijf Delta Diagnostics. Dit bedrijf is in korte tijd een belangrijke speler geworden in de doorontwikkeling (spinoff van ontwikkeling bij TNO) alsmede de verdere marktintroductie van deze Microring Resonators (MRRs) als Point-of-Care diagnostische techniek. Dit project is onderdeel van de onderzoekslijn Smart Health van het lectoraat Smart Sensor Systems.

Door de samenwerking met het lectoraat Smart Sensor Systems aan te gaan zijn extra mogelijkheden ontstaan om de toepassing van de techniek verder te onderzoeken en te ontwikkelen. Zo zal in deze samenwerking het meten van de concentratie van biosignaalstoffen voor een reeks biologisch systemen worden uitgebreid. Deze onderzoekslijn vindt plaats in nauwe samenwerking met onderzoekers uit het lectoraat Smart Sensor Systems. Bachelor studenten van Technische Natuurkunde en Process and Food Technology zijn doorlopend actief bij dit onderzoek betrokken. Zij beantwoorden samen met meer ervaren onderzoekers de meest actuele onderzoeksvragen die direct voortkomen uit de samenwerking tussen het lectoraat en het bedrijf Delta Diagnostics. 

De techniek wordt beschouwd als een belangrijke en innovatieve stap, omdat label-vrij detecteren van eiwitten in een complexe vloeistof zoals bloed/serum in de toekomst in een mum van tijd kan worden bepaald, zowel real-time als parallel als reversibel meten van de concentratie van biologische eiwitten is mogelijk – en dit biedt ongekende mogelijkheden voor snelle diagnostiek. De techniek is zowel elegant als veelzijdig. Silicium microringen zijn op een chip aangebracht en via een Optische Koppeling Grating wordt laserlicht ingekoppeld. De optische padlengte van de microring is afhankelijk van de lengte van de ring, alsmede de brekingsindex. Slechts een heel smal golflengtegebied van een (tunable) IR laser is resonant met optische padlengte. Zo kan de optische padlengte met grote precisie worden uitgelezen. Op de ringen kan een biologisch detectie element (biomolekuul) worden aangebracht, door covalent te binden met de silicium atomen van de ring. Het analyte (het biomolekuul waarvan we de concentratie willen weten) past stereochemisch op unieke wijze op het detectielement. Hierdoor wordt de optische padlengte van de ring uniek afhankelijk van de concentratie van het detectieelement.

Dit betekent voor de toekomst, dat snel en accuraat Point of Care diagnostiek mogelijk wordt voor ziekenhuis en huisarts. Het multidisciplinaire karakter van het onderzoek zorgt voor een leerzaam en innovatief onderzoeksveld, waarbij expertise en vaardigheden uit vakgebieden micro- en nanotechnologie, alsmede fotonica, biofysica en biochemie samenkomen. 

Doel

Biosensoren voor detecteren van enzymen, dna, en virussen verkennen en ontwikkelen.

Eindproduct/Beoogde resultaten

• opzetten lab met microringresonatoren
• test microringresonator
• (mee)schrijven subsidieaanvragen
• Hoogwaardige meetresultaten voor relevante biomoleculaire systemen. De eiwitten IL 10, IL 20 staan zijn relevant voor project I-chip.

Projectleider

Lodewijk Arntzen

Looptijd

01-02-20 tot 01-02-22

Betrokken opleidingen en/of minoren

TIS – Technische Natuurkunde wil zich specialiseren op: Nanotechnologie/Microtecnology en Fotonica, veelal toepasbaar in een medische context. De microringresonator (MRR) is een project binnen de onderzoeksminor Microtechnology, Processing and Devices (MPD) en het profiel Nanotechnologie.

Financiering

Eerste geldstroom, RAAK MKB gelden, NWA I-Chip

Partners

• ILT (adviseur)
• Bart de Boer en Peter Harmsma, Delta Diagnostics
• Erasmus MC – I-Chip

Studentenprojectteam

Studenten werken in de onderzoeksminor Microtechnologie, Processing and Devices (MPD), alsmede in het afstudeerprofiel Nanotechnologie aan actuele onderzoeksvragen, gesteld en begeleid door ervaren onderzoekers uit het lectoraat Smart Sensor Systems, in samenspraak met Delta Diagnostics.