Minilaboratorium in een druppel verzorgt razendsnelle analyses

In een nieuw type ‘laboratorium-op-een-chip’ (microanalytische technologie) is het mogelijk razendsnel virussen op te sporen of specifieke genen te detecteren. Tot nu toe was het bij dit soort technologie de gewoonte om vloeistoffen met minuscule pompjes door een stelsel van kanaaltjes en ruimtes op een chip te persen en moest een analist de te onderzoeken bloed- of speekselmonsters eerst prepareren. Jürgen Pipper en zijn collega’s van het Instituut voor Bio- en Nanotechnologie in Singapore hebben echter een manier ontwikkeld om alle benodigde stappen zonder voorbehandeling uit te voeren binnen in een druppeltje dat automatisch met een magneet wordt voortbewogen over het oppervlak van de chip (Angewandte Chemie International Edition, 6 mei).

De onderzoekers illustreren hun methode door het gen voor een fluorescerend eiwit op te sporen in enkele tientallen witte bloedcellen in een druppeltje bloed. Ze voeren alle bewerkingen uit met behulp van een emulsie van magnetische nanodeeltjes in olie. Door de aanwezigheid van de nanodeeltjes is het mogelijk een druppeltje van die emulsie voort te bewegen met behulp van een magneet. Eerst wordt dit magnetische druppeltje in contact gebracht met het bloed. De nanodeeltjes zijn aan het oppervlak voorzien van een antilichaam, dat de witte bloedcellen herkent en eraan bindt. Als de magnetische emulsie weer uit het bloeddruppeltje wordt getrokken, gaan de witte bloedcellen mee. Die ondergaan vervolgens een aantal biochemische procedures, simpelweg door ze van het ene naar het andere druppeltje te voeren: verontreinigingen die de latere analyse kunnen verstoren worden weggewassen, de cellen worden met een enzym opengebroken en het DNA erin wordt vermenigvuldigd. Dat gebeurt met behulp van de polymerase-kettingreactie, een tijdrovende procedure die lastig op miniatuurschaal uit te voeren is, omdat een vloeistof vele malen dient te worden verhit en weer afgekoeld. In dit geval gebeurt dit door het magnetische druppeltje in een cirkel te verplaatsen tussen vier plekken op een chip met de juiste reactietemperatuur. De gehele procedure voltrekt zich volautomatisch en is binnen een kwartier bekeken. Daarmee is deze analyse vier keer sneller en vele malen goedkoper dan een standaard microanalyse. Eind vorig jaar lieten de onderzoekers zien dat op een soortgelijke wijze het vogelgriepvirus razendsnel aan te tonen is. Rob van den Berg