Een papieren chip kan ziektes opsporen of de kwaliteit van drinkwater vaststellen op afgelegen locaties.
Wetenschappers van de Amerikaanse Purdue University hebben een zogeheten lab-on-a-chip van papier gemaakt, waar ze deze week over publiceerden in het tijdschrift Advanced Materials Technologies. Dit microlaboratorium van slechts 5 cm groot kan van pas komen in gebieden waar elektriciteit, schoon water of medische apparatuur beperkt beschikbaar zijn. Dat kunnen ontwikkelingslanden zijn, maar ook geïsoleerde (berg)dorpen of militaire bases. Labs-on-a-chip bestaan al langer, maar meestal hebben ze stroom nodig en zijn ze gemaakt van het (veel duurdere) silicium.
Kleurenpatroon
De bovenste laag van het apparaatje is gemaakt van onbehandeld cellulosepapier. Dit bevat vier elektrochemische testgebieden, in de vorm van cirkeltjes met kanaaltjes waar een vloeistof doorheen stroomt, en tien vierkante, gekleurde testzones.
Onderop ligt een zogeheten tribo-elektrische generator. De gebruiker kan stroom opwekken door hier met zijn vingers overheen te wrijven of door erop op te drukken. Vervolgens doet hij of zij een druppeltje bloed op een van de cirkeltjes, waarna de vierkantjes verkleuren. Het kleurenpatroon op de chip zegt dan iets over de diagnose.
Potentiostaat
De gebruiker kan vervolgens met een smartphone een foto maken van de kleurcode. Een app interpreteert de kleurcode en kan zo vaststellen of bepaalde bloedwaardes te hoog of te laag zijn. Zo kan een arts op afstand meekijken.
Het is ook mogelijk om een zogeheten potentiostaat op het apparaatje aan te sluiten, waarmee zelfs ongetrainde gebruikers een diagnose kunnen aflezen. De stroom voor dit onderdeel kan de gebruiker weer opwekken met behulp van de tribo-elektrische generator.
Waterkwaliteit
Het apparaatje beschikt daarvoor over biomarkers, die elk een specifieke stof kunnen detecteren zoals glucose, urinezuur, l-lactaat, ketonen of witte bloedcellen. Daarmee kan bijvoorbeeld een verminderde lever- of nierfunctie, ondervoeding of bloedarmoede worden vastgesteld.
Het is ook mogelijk om de chip in een vloeistof te dompelen. Daarmee is bijvoorbeeld de kwaliteit van water vast te stellen.
Massaproductie
De chips zijn goedkoop, licht in gewicht, buigzaam en makkelijk in gebruik, aldus de onderzoekers. Doordat je ze na afloop simpelweg kunt verbranden, leveren ze geen afval op.
De wetenschappers verwachten dat ze makkelijk op grote schaal te produceren zijn met behulp van bijvoorbeeld roll-to-roll-printtechnieken of spuitgieten. En ze hopen de functies van de chips uit te breiden met nieuwe biomarkers om bijvoorbeeld dengue, gele koorts, malaria, hiv en hepatitis te kunnen opsporen.
Beeld: Purdue University/Aniket Pal
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.