Binnenkort kan je oude inkjetprinter gebruikt worden om op ziektes te testen

​Stel je voor dat je thuis je eigen vleeswaren kan testen op de darmbacterie E.coli, of dat je meteen even een uitstrijkje kan maken wanneer je denkt dat je een keelontsteking hebt. Onderzoekers van de McMaster Universiteit in Canada denken dat ze een manier hebben gevonden om dit thuis te kunnen doen. En wel met je eigen huis-tuin-en-keuken inkjetprinter. Hiervoor zou je enkel een speciaal ontwikkelde 'bio-inkt,' hoeven te gebruiken die in iedere standaard inkjetprinter past.

Die 'bio-inkt' wordt gemaakt door aptameren: synthetische stukjes DNA die zich binden aan specifieke, vooraf bepaalde moleculen. Wanneer aptameren zich binden aan hun complementaire molecuul, zenden ze een klein signaal af dat kan worden versterkt door biosensoren. Deze produceren dan een visueel signaal zoals licht of kleur.

Om een test te maken wordt het papier geprint met een serie aptameren die speciaal ontworpen zijn om verschillende biosensoren - van darmbacterie E.coli tot aan C.difficile - te detecteren. De aptameren worden door de printer in een bepaalde volgorde geprint (bijvoorbeeld 'e' voor E.coli). Daarna voeg je een uitstrijkje van je vleeswaren of eigen tong toe. Als er dan inkt verschijnt, betekent het dat de molecule zijn gedetecteerd. Min of meer hetzelfde als een papieren zwangerschapstest eigenlijk.

Volgens John Brennan, directeur van de MC Master's Biointerfaces Institute en co-auteur van de studie over hun nieuwe bevindingen in Chemistry, worden aptameren al jaren gebruikt voor moleculaire diagnostiek. Het proces heeft zich tot nu toe alleen altijd beperkt tot reageerbuizen.

"Wat wij graag wilden was een manier waarop dit kan werken op een stuk papier," vertelde Brennan me.

De grootste hindernis was dat deze kleine aptameren niet wilden 'kleven' aan het papier wanneer het werd afgedrukt. Brennan en zijn collega's hebben daarna een methode uitgeprobeerd die ze 'rolling circle amplification' noemen, waarmee ze de grootte van de aptameren hebben weten te manipuleren.

"Je heb maar een klein stukje DNA nodig, de methodiek zorgt ervoor dat deze verandert in een zeer lange polymeer van DNA - een herhaling van steeds dezelfde eenheid," zei Brennan. "We gaan van iets wat een molecuulgewicht van enkele duizenden atomaire massa-eenheden heeft naar enkele miljoenen. Het was echt een beetje een 'eureka' moment."

Volgens Brennan zou dit proces eenvoudig thuis uit te voeren zijn wanneer de aptameren worden voorverpakt zoals inktpatronen met bijbehorende software, om zo de overeenkomstige proeven thuis af te drukken. Dit kan het diagnostische proces sterk vereenvoudigen voor zowel in het kantoor van de dokter als in het veld, maar ook voor de verwerking van levensmiddelen en waterbeheer, zei Brennan. Op dit moment kan het moeilijk zijn om iemand te diagnosticeren bij het ophoesten van slijm in de spreekkamer. Het zou astma kunnen zijn, maar ook een bacteriële of virale infectie. De enige manier voor meer zekerheid nu, is de patient doorsturen naar het lab voor een bloedtest. Met deze nieuwe technologie kunnen dokters straks simpel een printje maken tijdens het spreekuur en vanaf daar bepalen of er een bacterie of infectie aanwezig is.

De test zou zelfs ontworpen kunnen worden om de eerste tekenen van kanker te detecteren door de groeifactor van eiwit te meten van afgeleide bloedplaatjes, vertelde Brennan. Dit zou bijzonder nuttig zijn voor artsen die nu veldwerk doen op afgelegen locaties.

Het is niet de enige technologie die in staat is om te helpen op dit gebied - er zijn al veldonderzoekers bezig met het ontwikkelen van allerlei ongelofelijke draagbare technologie, zoals een microchip die 100 testen kan draaien op één druppel bloed - maar het kan zeker een nuttige bijdragen zijn. Brennan ziet het wel voor zich dat ook voedselverwerkingsbedrijven de technologie gaan gebruiken. Bijvoorbeeld door etiketten van voedsel te voorzien met labels die automatisch bacteriën kunnen detecteren.

"Wanneer je kijkt naar de standaard lab-test van een universiteit, zie je vaak grote installaties met dure onderdelen," zei Brennan. "Maar omdat dit zo gemakkelijk is als het gebruiken een inkjetprinter, zouden er dagelijks duizenden test geproduceerd kunnen worden."