Elke maaltijd is het hetzelfde. Je kind grijpt naar zijn buik en klaagt over buikpijn. U als ouders bent ten einde raad, en niets wat u probeert vanuit uw medicijnkastje heeft enig effect. Zou het kunnen dat uw kind lijdt aan coeliakie – glutenintolerantie? Eerder, voor dit soort vragen had je naar een gespecialiseerde arts moeten gaan. Nutsvoorzieningen, Hoewel, Fraunhofer-onderzoekers hebben een andere visie:een eenvoudige test waarbij een druppel bloed wordt toegevoegd aan een kleine wegwerpchip, en binnen enkele minuten de resultaten ontvangen via de smartphone-app. De onderzoekers willen dit soort chips ontwikkelen om andere ziektes op te sporen, en om ze te gebruiken om de voedselveiligheid te garanderen, bijvoorbeeld door specifieke toxines op te sporen.

Deze chips worden ontwikkeld door onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Applied Optics en Precision Engineering IOF in Jena, samen met industriële partners. De industriepartners leveren de chips, die worden geleverd met kleine kanalen. De wetenschappers van Fraunhofer voorzien de chips vervolgens van de nodige optica. "We bedrukken zowel een lamp als een fotodetector - met behulp van een conventionele, slechts licht gewijzigde inkjetprinter, " legt Falk Kemper uit, een onderzoeker bij Fraunhofer IOF. De sleutel is dat de onderzoekers een speciaal soort inkt gebruiken die fluorescerende polymeren of nanodeeltjes bevat.

Hier is hoe de chips werken:wanneer de moeder een druppel bloed van haar kind aan de chip toevoegt, kleine kanaaltjes op het oppervlak van de chip geleiden het zodat het zich vermengt met speciale ankermoleculen en met een fluorescerende kleurstof. Bij het testen op coeliakie, het ankermolecuul zal alleen binden aan coeliakiemarkers; alle andere moleculen zullen worden doorgegeven. Wat betreft de fluorescerende kleurstof, dit hecht zich helemaal bovenaan de "stapel" van ankermoleculen en ziektemarkers. Opnieuw, het hecht zich alleen aan de specifieke ziektemarkers. Op dit punt, de ingebouwde lamp zorgt ervoor dat de fluorescerende kleurstof gaat gloeien. Met andere woorden, als de fotodetector fluorescerend licht "ziet", dan is de ziektemarker aanwezig - en wordt de diagnose coeliakie bij het kind gesteld. Echter, als het kind geen coeliakie heeft, de fluorescerende kleurstof bindt niet aan de moleculen en wordt er gewoon doorheen gefilterd. De chip blijft donker.

Vier verschillende speciale inkten maken het mogelijk om de lamp en detector op de chip te printen. "Zowel de lamp als de detector hebben in wezen vier lagen:een elektrode aan de onderkant, een actieve polymeerlaag, nog een elektrode en dan een vierde filterlaag, ", zegt Kemper. Wanneer de elektroden van de lamp worden blootgesteld aan elektrische stroom – aangesloten, als je wilt - de polymeerlaag gloeit en straalt licht uit. Het probleem is dat de detector niet weet of dat licht van de lamp komt of van de kleurstof – dat is waar de filters binnenkomen. Eén filter zit bovenop de lamp en laat alleen blauw licht door. In de tussentijd, de kleurstof gloeit geel - en het filter op de detector laat alleen geel licht door. Met andere woorden, de detector is blind voor het blauwe licht dat de lamp stimuleert.

Tot nu, voor dit soort fluorescentietests was een relatief uitgebreide en dure apparatuur nodig. "Door de chips te printen met een inkjetprinter, we evolueren naar een kosteneffectieve manier om fluorescentiesensoren snel en efficiënt te produceren. Onze methode bespaart ook materiaal en hulpbronnen, omdat we het materiaal alleen daar toepassen waar het nodig is, ", zegt Kemper. Een ander voordeel is dat het net zo kosteneffectief is om een ​​enkele chip te produceren als om ze in massa te produceren met behulp van een roll-to-roll-techniek.