Er is een nanosensor ontwikkeld die moeilijk opspoorbare biomarkers voor kanker in bloed kan traceren. Het is een wetenschappelijke variant op ‘het zoeken naar een speld in een hooiberg’ waarin Twentse en Wageningse onderzoekers zijn geslaagd.

De sensor kan op nanoschaal, voor het menselijk oog onzichtbaar kleine objecten, metingen verrichten voor detectie. In dit geval gaat het om biomarkers, meetbare indicatoren van een biologische gesteldheid.

De zoektocht naar biomarkers is een methode die helpt metastatische kanker op te sporen. Metastasen zijn uitzaaiingen van kwaadaardige tumoren ergens anders in het lichaam. Het gebruik van biomarkers is aantrekkelijk omdat de techniek minder belastend is dan een MRI-scan. Als nadelen van de laatste worden onder andere genoemd dat die niet voor iedereen geschikt is. Zoals voor mensen met claustrofobie, obesitas of een pacemaker.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

Lage concentraties biomarkers

De grootste uitdaging bij het vinden van de biomarkers voor kanker is hun extreem lage concentraties. Onderzoekers van Universiteit Twente en Wageningen Universiteit hebben een nanosensor ontwikkeld die in staat is biomarkers voor kanker nauwkeurig te detecteren in een breed bereik. Van tien tot een miljoen deeltjes per microliter is deze sensor in staat de ‘signalen’ van kanker te ontdekken.

Om precies te zijn gaat het om extracellulaire blaasjes, zogeheten tdEV’s, waarvoor veel aandacht is door hun vermogen wat te kunnen vertellen over het aanwezig zijn van kanker. Hoewel ze meer voorkomen in bloed dan andere kankerbiomarkers, is hun concentratie in vergelijking met andere bloedcomponenten nog steeds laag. Als ook nog wordt beseft dat er in grootte in bloed veel vergelijkbare deeltjes voorkomen moet een sensor aan veel eisen voldoen goed te kunnen zoeken.

Op nanoschaal ziet de sensor eruit als twee in elkaar geweven ‘kammen’. Daardoor ontstaan er tussen de ‘tanden’, dat zijn elektroden, gaten van ongeveer 120 nanometer. Deze kleine spleetgrootte zorgt voor versterking van het signaal.

Amerikaanse publicatie

De sensor heeft twee niveaus voor selectie en om het signaal te versterken. Daarmee is de sensor in staat om nauwkeurig deeltjes bij lage concentraties te detecteren. „Het meest unieke kenmerk van deze sensor is dat zijn gevoeligheid zich over zes orden van grootte uitstrekt. In tegenstelling tot andere sensoren, heeft hij het grootste deel van het klinisch relevante bereik voor tdEV-detectie in bloed,” zegt Dilu Mathew, een van de onderzoekers van de NanoElectronics groep aan de Universiteit Twente.

Mathew werkt momenteel aan een nieuwe sensor. „Het doel is om een sensor te maken die in staat is om één enkele tdEV te detecteren in een kleine hoeveelheid bloed.” Zijn Wageningse collega Pepijn Beekman vult aan: „In het lab kunnen we al individuele nanodeeltjes detecteren.”

Hun publicatie over de nanosensor haalden de wetenschapers de cover van Nano Letters, een tijdschrift van de American Chemical Society.