ENGINEERINGNET.BE - Ze hebben zelfs al een prototypemachine voor massaproductie. "Ons prototype drukt ongeveer 400 biosensoren per minuut op een folie," zegt Dr. Thomas Velten, hoofd van de afdeling Biomedical Microsystems bij IBMT en projectmanager van BIOGRAFIE.
Celgebaseerde biosensoren kunnen het effect van allerhande stoffen op het menselijk lichaam in het laboratorium simuleren. Maar biosensoren zijn vaak prohibitief duur omwille van het dure elektrodemateriaal -goud, platina,…- en hun complexe productie.
Het IBMT mengde nu een grafeeninkt en met industriële partners in het M-era.Net-project BIOGRAFIE is een roll-to-roll-drukproces ontwikkeld. Biologen en technici van de IBMT bedachten ook een eiwitinkt, die direct na het grafeen op de elektroden wordt gezet om de cellen aan de elektrodefolie te hechten. Die partners leveren nu de drukapparatuur en grafeeninkt.
Het blijft een complex proces om folie en inkt op elkaar af te stemmen. Ook het drogen is kritisch omdat de gebruikte eiwitten geen hoge temperaturen noch oplosmiddelen verdragen. Projectmanager Velten: "We verwachten dat de sector binnen een jaar een universeel technologieplatform kan aanbieden”.
Het BIOGRAPHY-project, dat gefinancierd wordt door de Duitse overheid (BMBF), combineert laser micromachining, rol-op-rol behandeling en het drukken van microstructuren voor toepassingen in de celbiologie, virologie en biosensoren.
(© Foto Fraunhofer IBMT)
ACHTERGROND
Celgebaseerde biosensoren meten veranderingen in celculturen via elektrische signalen. Elektroden worden in de petrischaal of in de putten van een multititer- of multi-well-plaat gemonteerd. Wanneer virussen een continue cellaag op de elektroden vernietigen, bijvoorbeeld, vermindert de elektrische weerstand tussen de elektroden.
Zo is ook het effect van vaccins of geneesmiddelen te testen. Hoe effectiever het werkzame bestanddeel, des te minder weerstandsverandering en dus des te minder cellen de virussen vernietigen. Hetzelfde principe geldt ook bij toxiciteitstests, bijvoorbeeld van cosmetica. Deze sensoren kunnen in de toekomst dan ook dierenproeven vervangen. Koppel de biosensoren aan de computer en je hebt zelfs automatische en continue metingen.
Biosensoren zijn echter duur en complex. De elektroden moeten in een biocompatibel en elektrisch geleidend materiaal (goud of platina) en de productie van de micro-elektroden gebeurt via een complex lithografisch proces. Kortom, labs kopen de biosensoren niet omdat ze zo duur zijn en blijven hun celculturen handmatig en onder een microscoop onderzoeken.
Nu blijkt grafeen een alternatief te bieden voor de edele metalen. Grafeen is elektrisch geleidend, biocompatibel en het kan als inkt gedrukt worden. Een rol-op-rol proces moet massaproductie mogelijk maken.
