Ziekten sneller opsporen met een fotonische chip en een gewoon fototoestel

Biomoleculen één voor één in een klein staal tellen en hun exacte positie bepalen, dat is wat EPFL-onderzoekers presteerden met een fotonische chip en een standaardcamera. Hun miniatuursysteem zou kunnen worden gebruikt om de gepersonaliseerde geneeskunde van morgen uit te rollen.

De onderzoekers van de Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne ontwikkelden een ultrafijne optische chip die biomoleculen kan identificeren in kleine staaltjes met behulp van een standaardcamera en meta-oppervlakken, een technologie in opmars in de fotonica.

Hun onderzoek werd gepubliceerd in Nature Photonics. De onderzoekers hopen dat hun technologie het pad kan effenen voor miniatuur diagnostische tools om sporen van biomarkers te identificeren in bloed of speeksel. De technologie maakt het mogelijk voor gebruikers om hun gezondheid thuis te evalueren en om volledige opsporingsonderzoeken te ondergaan in het ziekenhuis.

Moleculen scannen en fotograferen

Om het aantal moleculen in een staal te kunnen tellen en om gedetailleerd te weten wat er op de hele chip gebeurt, verlichten de onderzoekers de oppervlakken met verschillende kleuren, waarbij ze telkens een foto nemen met een standaard fototoestel met een CMOS-sensor zoals smartphones die ook hebben. "De miljoenen pixels die met deze bewerking worden verkregen, worden vervolgens bewerkt door een intelligent dataverwerkingssysteem, om alle details te analyseren en trends te identificeren”, zegt Filiz Yesilkoy, auteur van de studie. "We toonden aan dat we niet alleen de aanwezigheid van individuele biomoleculen in hotspots kunnen detecteren en in beeld kunnen brengen, maar ook die van een enkele laag grafeen, één atoom dik".

Om nog verder te kunnen gaan, ontwikkelden de onderzoekers een tweede versie van hun systeem, waarbij meta-oppervlakken per regio worden geprogrammeerd om op verschillende golflengten te resoneren. "De lokalisatie van moleculen is minder precies, maar het apparaat is eenvoudiger", zegt Eduardo R. Arvelo, co-auteur van de studie op de site van de EPFL.

Omdat het apparaat zulke kleine hoeveelheden specifieke biomoleculen kan detecteren, kan het systeem dienst doen als vroegtijdig alarmsysteem voor ziekten. "Optische sensoren kunnen een belangrijke rol spelen in toekomstige uitdagingen, vooral in de gepersonaliseerde geneeskunde", zegt Hatice Altug, een andere medewerker.

U wil op dit artikel reageren ?

Toegang tot alle functionaliteiten is gereserveerd voor professionele zorgverleners.

Indien u een professionele zorgverlener bent, dient u zich aan te melden of u gratis te registreren om volledige toegang te krijgen tot deze inhoud.
Bent u journalist of wenst u ons te informeren, schrijf ons dan op redactie@rmnet.be.