De sectie deeltjestechnologie ontwerpt een laserdetector die, gekoppeld aan een massaspectrometer, bacteriesporen in de lucht herkent. Militairen kunnen hiermee snel meten of ergens een biobom is ontploft.
Delen
Bacteriën kunnen nu nog undercover door het luchtruim zwerven. Maar als het detectieapparaat van deeltjestechnologie klaar is, kan met een simpele meting van een luchtmonster de identiteit van iedere bacterie ontmaskerd worden. Een soldaat in vijandig veld kan zo op tijd miltvuurbacteriën herkennen en zijn gasmasker uit de kast halen.
De detector herkent de bacteriën aan de hand van hun eiwitten. Iedere bacterie heeft namelijk zijn eigen unieke eiwitcombinatie, een soort handtekening. De massaverdeling van die eiwitten, die wordt gemeten met een massaspectrometer, verraadt dus welke microbe in de detector zit.
Delftse deeltjestechnologen werken al meer dan vijf jaar aan verfijning van deze methode, Matrix Assisted Laserdesorption/ionization (Maldi-Atofms) genaamd. De laatste jaren komt er schot in het onderzoek, dankzij geld van Defensie, dat het onderzoek sponsort. Ook de Amerikanen zijn geïnteresseerd geraakt. Vandaar dat de prof van deeltjestechnologie, Jan Marijnissen, afgelopen maand naar de University of Florida vertrok om vergelijkbaar deeltjesonderzoek op poten te zetten.
De vele verschillende componenten in de detector maken het onderzoek langdurig en lastig. Eerste stap is een goede stofzuiger. Deze moet deeltjes concentreren en op grootte selecteren voor ze de detector binnengaan. Daarna moeten laserdetector en massaspectrometer op elkaar afgestemd worden. De laser moet tegelijk een soort kanon zijn dat de bacteriën stukschiet, zonder hun eiwitten te beschadigen. Vooral dat laatste is makkelijker gezegd dan gedaan.
Belangrijk struikelblok is dat de bacteriën bij binnenkomst in de detector een jasje aan moeten krijgen, een matrix. Dat wordt als een soort deospray op de deeltjes gespoten. Deze matrix moet een deel van de laserpuls absorberen, om te zorgen dat een microbe niet in losse atomen uiteenspat. Maar de matrix mag niet te dik zijn, want met een te dikke jas is de bacterie te goed bepantserd.
In totaal werkt Maldi met drie laserpulsen. “Met de eerste puls wordt de binnenkomst van de bacterie geregistreerd”, zegt promovendus Ineke Kleefsman, die samen met postdoc Michael Stowers aan het onderzoek werkt. “Dan begint een klok te lopen tot de bacterie bij de tweede straal is. Zo meet je de binnenkomstsnelheid, die je in je massaberekeningen nodig hebt. De derde sterke puls schiet de bacterie aan gort, waarna de eiwitmoleculen als geladen deeltjes in de massaspectrometer versneld worden.”
In de beginjaren van het onderzoek werkte de sectie nog niet met matrices en kon men alleen zoutkristalletjes en stofdeeltjes herkennen. Andere, complexere moleculen, zoals van levende organismen, werden meteen door de laser vernietigd. Door introductie van de matrix kwamen de zogeheten bio-aerosolen binnen bereik en zo raakte Defensie geïnteresseerd.
Defensie wil in 2006 over een complete bacteriebibliotheek beschikken. In deze bieb is ieder boek een bacterie waarvan de soorteigen massaverdeling geregistreerd staat als een vingerafdruk. Vergelijking hiervan met de monstermeting moet direct uitsluitsel geven over welke soort microbe – bijvoorbeeld – de longen van soldaten bestookt.
Het Prins Mauritslaboratorium, de defensietak van TNO, werkt samen met deeltjestechnologie en doet de proeven met toxische bacteriën die ziektes kunnen veroorzaken, zoals de miltvuurbacterie. In het lab van deeltjestechnologie wordt geen anthrax verstoven, er worden alleen onschuldige bacteriemengsels geanalyseerd.
Kleefsman is nu zo ver dat ze monsters van eiwitten kan herkennen. “En bij vooraf geprepareerde bacteriemonsters halen we al redelijke resultaten”, zegt ze. “Maar we willen zo ver komen dat we ook gewoon een monster van lablucht kunnen nemen en kijken wat daar voor microben inzitten. Zover zijn we nog lang niet, dus we moeten de sokken er in zetten om die bacteriebieb af te krijgen.”
Wanneer het detectieapparaat van deeltjestechnologie klaar is, kan met een simpele meting van een luchtmonster de identiteit van iedere – misschien gevaarlijke – bacterie ontmaskerd worden. (Foto: Hollandse Hoogte)
Bacteriën kunnen nu nog undercover door het luchtruim zwerven. Maar als het detectieapparaat van deeltjestechnologie klaar is, kan met een simpele meting van een luchtmonster de identiteit van iedere bacterie ontmaskerd worden. Een soldaat in vijandig veld kan zo op tijd miltvuurbacteriën herkennen en zijn gasmasker uit de kast halen.
De detector herkent de bacteriën aan de hand van hun eiwitten. Iedere bacterie heeft namelijk zijn eigen unieke eiwitcombinatie, een soort handtekening. De massaverdeling van die eiwitten, die wordt gemeten met een massaspectrometer, verraadt dus welke microbe in de detector zit.
Delftse deeltjestechnologen werken al meer dan vijf jaar aan verfijning van deze methode, Matrix Assisted Laserdesorption/ionization (Maldi-Atofms) genaamd. De laatste jaren komt er schot in het onderzoek, dankzij geld van Defensie, dat het onderzoek sponsort. Ook de Amerikanen zijn geïnteresseerd geraakt. Vandaar dat de prof van deeltjestechnologie, Jan Marijnissen, afgelopen maand naar de University of Florida vertrok om vergelijkbaar deeltjesonderzoek op poten te zetten.
De vele verschillende componenten in de detector maken het onderzoek langdurig en lastig. Eerste stap is een goede stofzuiger. Deze moet deeltjes concentreren en op grootte selecteren voor ze de detector binnengaan. Daarna moeten laserdetector en massaspectrometer op elkaar afgestemd worden. De laser moet tegelijk een soort kanon zijn dat de bacteriën stukschiet, zonder hun eiwitten te beschadigen. Vooral dat laatste is makkelijker gezegd dan gedaan.
Belangrijk struikelblok is dat de bacteriën bij binnenkomst in de detector een jasje aan moeten krijgen, een matrix. Dat wordt als een soort deospray op de deeltjes gespoten. Deze matrix moet een deel van de laserpuls absorberen, om te zorgen dat een microbe niet in losse atomen uiteenspat. Maar de matrix mag niet te dik zijn, want met een te dikke jas is de bacterie te goed bepantserd.
In totaal werkt Maldi met drie laserpulsen. “Met de eerste puls wordt de binnenkomst van de bacterie geregistreerd”, zegt promovendus Ineke Kleefsman, die samen met postdoc Michael Stowers aan het onderzoek werkt. “Dan begint een klok te lopen tot de bacterie bij de tweede straal is. Zo meet je de binnenkomstsnelheid, die je in je massaberekeningen nodig hebt. De derde sterke puls schiet de bacterie aan gort, waarna de eiwitmoleculen als geladen deeltjes in de massaspectrometer versneld worden.”
In de beginjaren van het onderzoek werkte de sectie nog niet met matrices en kon men alleen zoutkristalletjes en stofdeeltjes herkennen. Andere, complexere moleculen, zoals van levende organismen, werden meteen door de laser vernietigd. Door introductie van de matrix kwamen de zogeheten bio-aerosolen binnen bereik en zo raakte Defensie geïnteresseerd.
Defensie wil in 2006 over een complete bacteriebibliotheek beschikken. In deze bieb is ieder boek een bacterie waarvan de soorteigen massaverdeling geregistreerd staat als een vingerafdruk. Vergelijking hiervan met de monstermeting moet direct uitsluitsel geven over welke soort microbe – bijvoorbeeld – de longen van soldaten bestookt.
Het Prins Mauritslaboratorium, de defensietak van TNO, werkt samen met deeltjestechnologie en doet de proeven met toxische bacteriën die ziektes kunnen veroorzaken, zoals de miltvuurbacterie. In het lab van deeltjestechnologie wordt geen anthrax verstoven, er worden alleen onschuldige bacteriemengsels geanalyseerd.
Kleefsman is nu zo ver dat ze monsters van eiwitten kan herkennen. “En bij vooraf geprepareerde bacteriemonsters halen we al redelijke resultaten”, zegt ze. “Maar we willen zo ver komen dat we ook gewoon een monster van lablucht kunnen nemen en kijken wat daar voor microben inzitten. Zover zijn we nog lang niet, dus we moeten de sokken er in zetten om die bacteriebieb af te krijgen.”
Wanneer het detectieapparaat van deeltjestechnologie klaar is, kan met een simpele meting van een luchtmonster de identiteit van iedere – misschien gevaarlijke – bacterie ontmaskerd worden. (Foto: Hollandse Hoogte)
Comments are closed.