Op een door onderzoeker Steven Quake van CalTech vrijgegeven foto is een wirwar van kanalen en aansluitingen te zien die wel wat weg heeft van de bedrading van een IC. Maar hoewel de onderzoekers over een ‘lab op een chip’ spreken is de connectie met de elektronica ver te zoeken. Het betreft hier geen chip in de elektronische zin van het woord, noch is gebruik gemaakt van materialen voor de fabricage van zulke chips.
Opname van de chemie’chip’ voor de isolatie van DNA uit cellen. Schijn bedriegt: met elektronica heeft dit niets van doen Beeld: CalTech
Het microscopische laboratorium is uitgevoerd in een doorzichtige, rubberachtige (siliconen)kunststof, waarin kleine kanalen zijn uitgefreesd. Deze dienen als kleine reageerbuizen, die via een netwerk van toevoerleidinkjes en inlaatklepjes worden gevuld met cellen en reagentia. In de kanalen zijn kleine ‘plugjes’ ingebracht die heen en weer kunnen bewegen zodat ze de inhoud in beweging brengen. Als de reagentia de cellen hebben doen openbarsten en het DNA uit de cellen is vrijgekomen, wordt het uit de reageerkanaaltjes weggezogen en afgevoerd.
Het bijzondere van dit microlaboratorium is dat het een sequentie van reactiestappen kan uitvoeren, terwijl veel ‘lab-on-a-chips’ die tot nu toe het daglicht zagen, zich op één taak toeleggen. De groep van Steven Quake ziet het nieuwe microlab als een eerst stap op weg naar ‘chips’ die honderden of zelfs duizenden monsters zou kunnen verwerken en daarmee dure labrobots kunnen vervangen.
Met een tweede prototype hebben de Amerikanen gedemonstreerd dat het microlab ook in staat is individuele cellen uit een monster te verwerken. In de toekomst willen ze er instrumenten op aansluiten die van deze cel het DNA kunnen analyseren en de actieve genen kunnen uitlezen. Daarmee zou het mogelijk worden om bijvoorbeeld in bloed van een kankerpatiënt de weinige cellen te identificeren die uitzaaiingen bevorderen.
Bij het ontwikkelen van apparatuur voor ‘single cell’ detectie en analyse maakt men nu gebruik van conventionele technieken. Een verwacht voordeel van het micro-lab is dat het gebruik van (dure) reagentia veel geringer is en dat er veel minder tijd nodig is voor de analyse. Dat betekent behalve een verlaging van de kosten een uitbreiding van de mogelijkheden, zo verwachten de onderzoekers.
Eerder door Quake samen met onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) gepubliceerd werk op het gebied van complexe vloeistofstructuren uitgevoerd in siliconenrubber. In de toekomstvisie van Quake zal ook het ‘DNA microlaboratorium’ van een vergelijkbare complexiteit zijn. Beeld: MIT