Op zoek naar de biochip

Volgens hoogleraar meettechniek Young zijn er drie industriële ontwikkelingen die in de toekomst een essentiële rol in de samenleving zullen gaan spelen: de half-geleider-industrie, de informatietechnologie en de biotechnologie. Met name de laatste techniek zal naar verwachting een exponentiële groei doormaken. ,,En waar komen deze drie groei-industrieën samen?”, vraagt Young retorisch. ,,Het antwoord is: in de biochip.”

Oftewel: bij Intelligent Molecular Diagnostic Systems, het Dioc (Delfts Interfacultair OnderzoeksCentrum) waarvan Young sinds mei 1997 programmaleider is, en waarbij de bio-chip centraal staat. Het doel van dit Dioc-programma is het ontwerpen en het bouwen van intelligente analytische systemen, die in staat zijn moleculaire eigenschappen te meten. En dan ligt het gebruik van chips voor de hand.

,,Het gaat om een goedkoop systeem voor het bewaken van moleculaire processen”, verduidelijkt Young. ,,Een voordeel van het gebruik van biochips is dat hiermee in korte tijd met minimale hoeveelheden reageermiddelen een groot aantal verschillende chemische en biochemische gegevens te meten zijn.”
Fluorescentie

Het Dioc kent vijf projecten, die elk een deel van het analysetraject voor hun rekening nemen. De groep van prof.dr.ir. G.W.K. van Dedem concentreert zich op het analyseren van de componenten, die in een biotechnologisch proces aanwezig zijn. Deze groep heeft nauw contact met de industrie, en weet precies waar de behoeften liggen.

De elektronica begint bij Dimes, bij dr. M.J. Vellekoop. Dimes heeft de eerste TU-biochip gefabriceerd. Die bevat 25 met een afmeting van 200 bij 200 micrometer en een diepte van 40 micrometer. Het volume is dus 1,6 nanoliter.

De metingen van die minuscule beetjes vindt weer plaats bij Tenchnische Natuurkunde, onder leiding van dr. L. van Vliet. Met behulp van optische sensoren is van elke put informatie af te lezen, bijvoorbeeld over fluorescentie in de put, over wat de temperatuur is, over hoe de verdamping verloopt enzovoort.

Omdat bij kleine hoeveelheden makkelijk storingen optreden, bijvoorbeeld door een net iets afwijkende pH, zijn meerdere metingen nodig om een betrouwbaar beeld te krijgen. In combinatie met het aantal putten levert dat een enorme stroom gegevens op, die alleen per computer te verwerken is. Dit is het terrein van dr.ir. M. Reinders

De groep van prof.ir. H.B. Verbruggen vergelijkt ten slotte de gegevens met de oorspronkelijke vraagstelling. Young: ,,Er is dus sprake van een nauwe samenwerking tussen de verschillende groepen. Het is niet zo, dat elke groep voortbouwt op de resultaten van de andere, maar er vindt voortdurende eenterugkoppeling plaats van de gegevens, in het bijzonder tussen de eerste en de vijfde groep.”
Serums

Volgens Young heeft hij een bijzonder actueel onderwerp onder handen, met een grote maatschappelijke relevantie. Er is nu eenmaal veel behoefte aan moleculaire diagnostische systemen, die in staat zijn om grote hoeveelheden chemicaliën goedkoop en snel te analyseren. Dat speelt bijvoorbeeld bij het onderzoek naar menselijke serums in bloed. Het lastige bij bloedonderzoek is echter dat het bloed besmet kan zijn.

Young weet een remedie zodat het gebruik van bloed omzeild kan worden: ,,Er zou bijvoorbeeld een gist kunnen bestaan dat dat serum kan aanmaken. Zo heb je geen last van mogelijke besmettingen door HIV of hepatitis. Het probleem is dan wel dat je het industriële proces heel goed moet regelen, zodat er zich geen ongewenste effecten voor doen. Daarvoor zetten wij de biochips in.”

Ook voor voedselbereiding kunnen de biochips nuttig blijken. Een groot Nederlands bedrijf heeft inmiddels al veel belangstelling getoond, in verband met de mogelijke verbetering van de biochemische productieprocessen. Ook het Nederlands Kankerinstituut is geïnteresseerd, net zoals een vergelijkbaar instituut uit Californië.

Young: ,,Bij dit soort instituten vinden veel experimenten plaats met eigen chips. Maar er komt een geweldige hoeveelheid data bij vrij, en het is lastig om die gegevens te interpreteren. Daarom komen ze dus bij ons, omdat we technieken ontwikkelen, waarbij we duizenden metingen in een specifieke context kunnen interpreteren, in nauwe samenwerking met de eindgebruiker.”

Volgens hoogleraar meettechniek Young zijn er drie industriële ontwikkelingen die in de toekomst een essentiële rol in de samenleving zullen gaan spelen: de half-geleider-industrie, de informatietechnologie en de biotechnologie. Met name de laatste techniek zal naar verwachting een exponentiële groei doormaken. ,,En waar komen deze drie groei-industrieën samen?”, vraagt Young retorisch. ,,Het antwoord is: in de biochip.”

Oftewel: bij Intelligent Molecular Diagnostic Systems, het Dioc (Delfts Interfacultair OnderzoeksCentrum) waarvan Young sinds mei 1997 programmaleider is, en waarbij de bio-chip centraal staat. Het doel van dit Dioc-programma is het ontwerpen en het bouwen van intelligente analytische systemen, die in staat zijn moleculaire eigenschappen te meten. En dan ligt het gebruik van chips voor de hand.

,,Het gaat om een goedkoop systeem voor het bewaken van moleculaire processen”, verduidelijkt Young. ,,Een voordeel van het gebruik van biochips is dat hiermee in korte tijd met minimale hoeveelheden reageermiddelen een groot aantal verschillende chemische en biochemische gegevens te meten zijn.”
Fluorescentie

Het Dioc kent vijf projecten, die elk een deel van het analysetraject voor hun rekening nemen. De groep van prof.dr.ir. G.W.K. van Dedem concentreert zich op het analyseren van de componenten, die in een biotechnologisch proces aanwezig zijn. Deze groep heeft nauw contact met de industrie, en weet precies waar de behoeften liggen.

De elektronica begint bij Dimes, bij dr. M.J. Vellekoop. Dimes heeft de eerste TU-biochip gefabriceerd. Die bevat 25 met een afmeting van 200 bij 200 micrometer en een diepte van 40 micrometer. Het volume is dus 1,6 nanoliter.

De metingen van die minuscule beetjes vindt weer plaats bij Tenchnische Natuurkunde, onder leiding van dr. L. van Vliet. Met behulp van optische sensoren is van elke put informatie af te lezen, bijvoorbeeld over fluorescentie in de put, over wat de temperatuur is, over hoe de verdamping verloopt enzovoort.

Omdat bij kleine hoeveelheden makkelijk storingen optreden, bijvoorbeeld door een net iets afwijkende pH, zijn meerdere metingen nodig om een betrouwbaar beeld te krijgen. In combinatie met het aantal putten levert dat een enorme stroom gegevens op, die alleen per computer te verwerken is. Dit is het terrein van dr.ir. M. Reinders

De groep van prof.ir. H.B. Verbruggen vergelijkt ten slotte de gegevens met de oorspronkelijke vraagstelling. Young: ,,Er is dus sprake van een nauwe samenwerking tussen de verschillende groepen. Het is niet zo, dat elke groep voortbouwt op de resultaten van de andere, maar er vindt voortdurende eenterugkoppeling plaats van de gegevens, in het bijzonder tussen de eerste en de vijfde groep.”
Serums

Volgens Young heeft hij een bijzonder actueel onderwerp onder handen, met een grote maatschappelijke relevantie. Er is nu eenmaal veel behoefte aan moleculaire diagnostische systemen, die in staat zijn om grote hoeveelheden chemicaliën goedkoop en snel te analyseren. Dat speelt bijvoorbeeld bij het onderzoek naar menselijke serums in bloed. Het lastige bij bloedonderzoek is echter dat het bloed besmet kan zijn.

Young weet een remedie zodat het gebruik van bloed omzeild kan worden: ,,Er zou bijvoorbeeld een gist kunnen bestaan dat dat serum kan aanmaken. Zo heb je geen last van mogelijke besmettingen door HIV of hepatitis. Het probleem is dan wel dat je het industriële proces heel goed moet regelen, zodat er zich geen ongewenste effecten voor doen. Daarvoor zetten wij de biochips in.”

Ook voor voedselbereiding kunnen de biochips nuttig blijken. Een groot Nederlands bedrijf heeft inmiddels al veel belangstelling getoond, in verband met de mogelijke verbetering van de biochemische productieprocessen. Ook het Nederlands Kankerinstituut is geïnteresseerd, net zoals een vergelijkbaar instituut uit Californië.

Young: ,,Bij dit soort instituten vinden veel experimenten plaats met eigen chips. Maar er komt een geweldige hoeveelheid data bij vrij, en het is lastig om die gegevens te interpreteren. Daarom komen ze dus bij ons, omdat we technieken ontwikkelen, waarbij we duizenden metingen in een specifieke context kunnen interpreteren, in nauwe samenwerking met de eindgebruiker.”