Nieuws

Microfluïdica monitort bioreactor

De beste manier om de gezondheid te monitoren van de cellen in een bioreactor, is het meten in realtime van biomarkerconcentraties in hun voedingsmedium. En volgens Andrei Fedorov en collega’s van Georgia Tech kán dat nu ook, dankzij microfluïdica.

Fedorov noemt de productie van (al dan niet therapeutische) moleculen in bioreactoren nu nog very much an art. Zeg maar nattevingerwerk. Meten is op zich niet zo’n probleem: massaspectrometrie met elektrospray-ionisatie (ESI-MS) kan biomarkers prima uit elkaar houden, of het nu eiwitten of ‘kleine’ moleculen zijn. Maar realtime is wél een probleem omdat de monsters een urenlange voorbewerking nodig hebben. Om te beginnen moeten de zouten er zo veel mogelijk uit.

In de praktijk blijft het bij nu en dan een monster trekken en naar het lab sturen. Op die manier verzamel je nooit genoeg metingen om eenduidig vast te stellen welke biomarkers er echt toe doen. In de meeste gevallen is dat dan ook nog niet bekend.

In het tijdschrift Biotechnology & Bioengineering presenteert Fedorov nu een dynamic mass spectrometry probe, afgekort DMSP. Hart van dit systeem is een microfluïdische  ‘moleculenwisselaar’ die de zouten uit het monster haalt terwijl dat naar de MS stroomt. Hij wordt geproduceerd met behulp van bestaande microfabricagetechnieken en leent zich voor massaproductie tegen behapbare kosten.

De moleculenwisselaar is een blokje waarin een nanoporeus membraan is opgesloten. Via  vijf micrometer  hoge kanalen stroomt het monster langs één kant van dat membraan. Aan de andere kant stroomt een oplossing zonder zouten, aangevuld met additieven die de elektrospray-ionisatie van biomoleculen vergemakkelijken.

Het idee is dan dat de markers over het algemeen te groot zijn om makkelijk door de poriën te kunnen. De zouten kunnen er wel door, en de additieven ook. Die bewegen dus door het membraan in de richting van de laagste concentratie. Volgens Fedorov kun je zo 99 % van de zouten verwijderen terwijl 80 % van de biomoleculen in het monster achterblijft. Dat scheidingsproces kost minder dan een minuut, en dankzij de miniaturisering kan de DMSP overweg met monsters van slechts 20 nanoliter.

Het maakt de MS-meting veel gevoeliger, waardoor je niet alleen de detectiegrens verlaagt maar ook de mogelijkheden verruimt om tegelijk zowel kleine als zeer grote moleculen te detecteren.

Echt continu meten kan sowieso niet met een MS, en het minimale interval tussen twee metingen met de DMSP wordt uit het verhaal niet duidelijk.  Maar gesuggereerd wordt dat het snel genoeg achter elkaar kan om tijdig te kunnen ingrijpen zodra de biomarkerconcentraties aangeven dat er iets mis is.

bron: Georgia Tech

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

C2W Social Media

Logo Twitter

Logo Linkedin

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!