#154 - Diagnostistikk på små biosensorer - LØRN.TECH

Tema: BIOTECH

#154 – Diagnostistikk på små biosensorer

Expørt: Astrid Aksnes

Professor

fra Institutt for elektroniske systemer, NTNU

Med lørner Silvija Seres

Hvordan kan man diagnostisere sykdommer ved hjelp av små biosensorer? I denne episoden av #LØRN snakker Silvija med professor ved Institutt for elektroniske systemer på NTNU, Astrid Aksnes, om optisk sensorteknologi og hvordan de skaper nye diagnostiseringsverktøy.

Noen kjappe med ekspørt Astrid Aksnes

Navn
Astrid Aksnes 

Selskap
Institutt for elektroniske systemer, NTNU 

Tittel
Professor 

 

Hvem er du, og hvordan ble du interessert i lab-on-a-chip?
Jeg er professor på Institutt for elektroniske systemer innenfor fagområdet fotonikk på NTNU. Jeg jobber med optisk sensorteknologi for ulike anvendelser, for eksempel miljøovervåking og medisinsk diagnostisering. Medisinske anvendelser fascinerer meg fordi teknologien benyttes til å fremme helse og livskvalitet, og jeg synes også at det er spennende å jobbe tverrfaglig innenfor fotonikk, biokjemi, fysikk og medisin.  

Hva gjør dere på jobben?
Vi underviser i teknologiske fag, veileder master- og doktorgradsstudenter, forsker og utvikler prototyper. Jeg leder prosjektet «Lab-on-a-chip biofotonisk sensorplattform», som er finansiert av Forskningsrådet og tilknyttet Senter for Digitalt Liv Norge. 

Hva er de viktigste konseptene i lab-on-a-chip?
Vår lab-on-a-chip-biosensorbrikke er på størrelse med et frimerke og skal analysere væskeprøver (for eksempel blod, spytt eller urin) og måle konsentrasjonen av sykdomsmarkører på ca. 20 minutter i stedet for timer eller dager. I dag blir prøver typisk analysert på sentraliserte laber (for eksempel ELISA). Ved hjelp av nanofotonikk og mikrofluidikk kan vi miniatyrisere sensorene og dermed pakke mange på en lab-on-a-chip. Væske føres med mikrofluidiske kanaler til sensoren, som er overflatebehandlet slik at den fanger spesifikke sykdomsmarkører. For å kunne måle ekstremt lave konsentrasjoner benytter vi fotoniske sensorer. Laserlys sendes inn i en bølgeleder som føres til sensoren og deretter til avlesningsmodulen. Når molekylene fanges på sensoroverflaten, vil signalet på utgangen av sensoren forandre seg slik at man kan måle konsentrasjonen av sykdomsmarkøren som ble fanget. 

Hvorfor er det spennende?
Det er spennende å jobbe med kompetente og kreative forskere med ulik bakgrunn. Vi lærer hele tiden. At resultatene av forskningen kan bidra til å bedre helse og livskvalitet, gjør det spesielt givende.  

Hva mener du er de største kontroversene (eller utfordringene)?
Det er utfordrende å utvikle en sensor som er ekstremt følsom og selektiv. Det er krevende å få biokjemien til å være stabil og repeterbar. Det er også utfordrende å holde produksjonskostnadene nede på et fremtidig produkt. Teknikker som ikke ennå kan masseproduseres, benyttes ofte i forskningen. 

Dine egne prosjekter innenfor lab-on-a-chip?
Jeg har forsket på kapasativ-mikromaskinerte-ultralyd-transdusere (CMUT) for å diagnostisere hjerte- og karsykdommer. I tillegg til LOC biosensor-prosjektet er jeg involvert i prosjektet Double Intraperitoneal Artificial Pancreas (DIAP), der vi utvikler en glukosesensor for kontinuerlige målinger. Jeg jobber også på Microsense-prosjektet, der jeg er med på å utvikle en on-chip sporgass-sensor. 

Dine andre favoritteksempler på lab-on-a-chip internasjonalt og nasjonalt?
Et velkjent eksempel på lab-on-a-chip er graviditetstester. Andre eksempler er røykvarslere og akselerasjonssensorer. 

Hvordan pleier du å forklare lab-on-a-chip (LOC)?
En enhet som integrerer en eller flere laboratoriefunksjoner på en brikke (chip) med en størrelse på kun kvadratmillimeter eller kvadratcentimeter. LOC kan håndtere ekstremt små væskevolumer (ned til picoliter). Det kan også benyttes til mikrofluidikk, fysikk samt manipulering og studier av små mengder væsker og gasser. 

Er det noe vi gjør her i Norge som er unikt?
Flere steder i Norge har teknologiske miljøer og universitetsmiljøer et tett samarbeid med klinikere på sykehus. Ved å samarbeide tett jobber teknologene med relevante problemstillinger og løsninger. Ultralyddiagnostikk er et eksempel der Norge har lykkes og er verdensledende.

Her i Norge er vi også flinke til å ta i bruk ny teknologi. Vi har kommet tidlig på markedet innenfor nisjeområder, for eksempel mikro-elektro-mekaniske systemer (blant annet akselerasjonssensorer) og trådløs kommunikasjon.

Kan du anbefale noen videoer som handler om lab-on-a-chip?
https://www.youtube.com/watch?v=2SrCiMhoh98 

https://www.youtube.com/watch?v=sgofwf2C76g

Har du et LOC-sitat du liker spesielt godt?
«Think small to think big» – fra Johns Hopkins Institute for NanoBioTechnology. 

Viktigste poeng om lab-on-a-chip fra samtalen vår?
En lab-on-a-chip-biosensorplattform er på størrelse med et frimerke og kan analysere væskeprøver og måle konsentrasjonen av sykdomsmarkører på ca. 20 minutter i stedet for timer eller dager. Mange sensorer kan pakkes på en brikke, og vi kan måle mange markører samtidig. En raskere diagnose vil gjøre det mulig å behandle pasienten mer effektivt. 

 

Dette lørner du:

Lab-on-a-chip
Biosensor for diagnostikk
Fotonikk og Mikrofluidikk

Anbefalt litteratur:

Refleksjon

Verdens befolkning er i vekst, og noen områder har store utfordringer med fattigdom, sult og et dårlig helsetilbud. På hvilken måte kan biosensorer være med på å bedre levevilkårene i disse utsatte områdene?

Search name, company, subject or keyword