Kunnen printtechnologieën als inkjet-, plasma- en 3D-printen worden ingezet bij het ontwerpen en testen van nieuwe point-of-care-testen? Deze technologieën zijn makkelijk toepasbaar en ook nog eens geschikt voor biologische materialen. En ja, dat is inderdaad mogelijk, zo heeft het project Printing makes Sense aangetoond.
‘Er zijn tal van goede ideeën voor het opstellen van point-of-care-testen en er is een toenemende vraag naar’, stelt Jan Bernards, Lector Thin Films & Functional Materials van Fontys Hogeschool. ‘Maar de ontwikkeling loopt veelal spaak op de financiering. Er zijn vaak dure investeringen nodig voor de productie van een prototype, maar er komt pas financiering beschikbaar als je de toepasbaarheid daadwerkelijk kunt aantonen.’ Glimlachend: ‘Zeg maar: het kip-en-ei probleem.’ Hij vervolgt: ‘Neem de ontwikkeling van biomedische sensoren. Daarvoor is vaak dure, geavanceerde productieapparatuur nodig die staat opgesteld in speciaal geconditioneerde ruimten. De kosten zijn dermate hoog dat de ontwikkeling van een device niet tot stand komt en het bij een idee blijft.’
Twee biomedische sensoren
Dat moet mogelijk anders kunnen, want juist geavanceerde printtechnologieën kunnen geschikt zijn voor prototypering van biomedische sensoren, was de verwachting die aan het project Printing makes Sense ten grondslag ligt. Om dat aan te tonen, ging het researchteam aan de slag met de opzet van twee sensoren: één voor detectie van het ontstekingseiwit C-reactive protein (CRP) ter onderscheid van een verkoudheid en griep en een sensor die de spiegels van een oncologische biomarker kan meten; geschikt voor diagnostiek van bepaalde tumorsoorten en het meten van de therapeutische respons.
Multidisciplinaire aanpak
Fontys Hogeschool en de Technische Universiteit Eindhoven gingen met dit uitgangspunt aan het werk met ondersteuning van andere partijen, waaronder Saxion Hogeschool, Genmab, Rijnstate Ziekenhuis en Surfix Diagnostics. Als RAAK-project werd het gefinancierd door de Stichting Innovatie Alliantie. ‘Juist in die multidisciplinaire aanpak zit de kracht van dit project’, benadrukt Bernards. ‘Inzet van printtechnieken klinkt simpel, maar er komt natuurlijk veel meer bij kijken. Zo is er onder andere gebruik gemaakt van de LUMinescent Antibody Sensor, ofwel LUMABS, een bioluminescentie-aanpak, ontwikkeld door de TU (zie eerder artikel op deze website, red).
Hij licht toe: ‘Een van de devices waaraan we hebben gewerkt, heeft de grootte van een creditcard. Daar wordt aan één kant een druppelvloeistof aangebracht, bijvoorbeeld bloed waarin een antilichaam aanwezig zou kunnen zijn. Het bloedplasma wordt -met een toegevoegd hulpmiddel- door het device getransporteerd naar de plek waar het eiwit is aangebracht. Als het antilichaam aanwezig is dan kan een kleurverandering worden gemeten. Dat kan bijvoorbeeld met een optische sensor die is samengevoegd met de microfluïdische cartridge, maar in dit project is dit zichtbaar gemaakt met een fotocamera.
Bernards vervolgt: ‘Een tweede toepassing die is onderzocht is een sensor voor een kanker-biomarker, soluble Axl, in samenwerking met Genmab. Voor de ontwikkeling van de microfluïdische cartridge is gebruik gemaakt van 3D-printtechnieken, micromilling en hot-embossing. Zo zijn er verschillende zaken bij elkaar gebracht (zie afbeelding hieronder red).
Tussenoplossing
Eerlijk geeft Bernards toe: ‘Het project heeft wel aangetoond dat 3D-printtechnologie niet de beste methode is. Een 3D-printer blijkt toch niet nauwkeurig genoeg en het oppervlak blijft aan de ruwe kant. Dat gaat beter met behulp van spuitgieten. Als je een aantal devices moet maken met grote precisie, dan is er een mal nodig met de juiste structuur. Van die mal kun je replica’s maken met behulp van spuitgieten. Maar zit je nog echt in de testfase van een POCT dan is zo’n mal te prijzig en kan in eerste instantie 3D-printing voldoen, als de lat wat betreft de benodigde precisie (nog) niet te hoog ligt. Dat ligt echter op de grens van wat wel en niet werkbaar is. Daarom zijn wij nu bezig met een tussenoplossing om te komen tot de juiste structuur voor een device, namelijk een matrijs met inzetstukje. Hot-embossing is eveneens een alternatief.’
Vervolg
Bernards kijkt met voldoening terug op het project, dat na vier jaar recent is afgerond. ‘Die samenwerking van tal van disciplines maakte het juist zo interessant. Life Science, Optica, Polymeren en Dunne Film Technologie komen hierbij samen. Het project bood daardoor tevens praktijkgericht onderzoek aan studenten van verschillende studierichtingen.’
Printing makes Sense krijgt op verschillende manieren een vervolg. Bernards: ‘Het project heeft een stimulans gegeven aan de oprichting van een TU/e-startup, LUMABS. Daarnaast is er al een nieuw project gestart dat voortborduurt op de opgedane kennis in Printing makes Sense. Dat betreft opnieuw aandacht voor point-of-care-testing, nu voor bepaalde typen soa’s, in samenwerking met o.a. de TU/e en het Jeroen Bosch Ziekenhuis.
Gerda van Beek
