TNO ontwikkelt implanteerbare glucosesensor

Wie deze week op de Horecava vergeefs heeft gezocht naar het nieuwste op suikermeet-gebied had niet op de RAI, maar in Zeist moeten zijn. Bij TNO-voeding. Onderzoekers van dat instituut hebben samen met collega's van de Katholieke Universiteit Nijmegen een nieuw sensorconcept ontwikkeld voor druivesuiker, glucose in wetenschapperstaal.

Aan glucosesensoren wordt veel onderzoek gedaan. Voor de industriële keuken (gistingen en schimmelkweek), maar vooral omdat daar in principe de suikerspiegel van bloed mee te meten is. In Nederland werken een handvol onderzoekgroepen aan deze biosensoren. In de toekomst zou daarmee een artificiële alvleesklier gemaakt kunnen worden voor suikerziektepatiënten. Deze nog hypothetische kunstpancreas kan door automatische toediening van het hormoon insuline de bloedsuikerspiegel reguleren. Maar zelfs de mogelijkheid om het suikergehalte te meten zou al een verlichting betekenen van het leven van diabetespatiënten.

TNO en de KUN gaan nu een implanteerbaar sensorsysteem ontwikkelen in samenwerking met Nedap NV in Groenlo (dit bedrijf maakt ook al glazen identificatiecapsules die bij varkens worden geïnjecteerd). Van StiPT ontvingen ze daarvoor twee weken geleden een subsidie van ruim 700 duizend gulden.

De nieuwe sensor heeft als groot voordeel dat glucoseconcentraties direct worden omzet in elektrische stromen. Dat is een doorbraak in de biosensorwereld. Eerdere generaties glucosesensoren meten dit monosacharose indirect. Niet glucose wordt gedetecteerd, maar de reactieprodukten van dit suikermolecuul.

De sensor van TNO en de KUN gaat uit van het enzym glucoseoxydase. In het lichaam helpt dit eiwit om glucose te verbranden, te oxyderen. Daarbij splitst het glucose in kleinere stukjes. Glucose staat daarbij twee elektronen af aan glucose-oxydase.

De samenwerkende onderzoekers zijn er nu in geslaagd om een systeem te maken waarin deze twee elektronen worden opgevangen. Ze hebben het enzym op een slimme - inmiddels gepatenteerde - manier op een geleidende polymeer (polypyrrool) aangebracht. Elektronen kunnen van het enzym naar het polymeer overspringen. Er is elektrisch contact.

In de sensor worden de twee elektronen die bij de reactie van glucose aan glucose-oxydase vrijkomen aan het geleidende polymeer doorgegeven en verder via een platinacontact aan de stroommeter. De elektronenstroom is evenredig met de glucoseconcentratie. Hoe meer glucose in oplossing, hoe groter de stroomsterkte. In Zeist meet de sensor onder laboratoriumomstandigheiden al drie maanden continu allerlei zoetigheid.

Als men het werkende deel van de sensor zo groot maakt als een potloodpunt produceert het al een goed meetbare stroom. Een implanteerbare ampul met ingebouwde sensor en een chip voor stroommeting en communicatie naar buiten hoeft daarom niet groter te zijn dan de gekleurde capsules die we kennen van medicijnen.

Voor het zover is moet men er voor zorgen dat zo'n glazen capsule niet afgestoten of ingekapseld wordt door het lichaam. Men verwacht dat onderzoek om dit te omzeilen nog enkele jaren kan duren. Een werkende implanteerbare sensor (zonder insulinepomp) zal, als alles meezit, pas over vier jaar op de markt verschijnen.