Brazilië, malaria en Cartier: de avonturen van een sensor engineer
“Na mijn promotieonderzoek over de detectie van bacteriën met een warmtesensor kon ik bij de afdeling Sensor Engineering van de Universiteit Maastricht blijven werken, al moest ik op zoek naar een nieuw onderzoeksgebied”, vertelt Rocio Arreguín Campos. “Omdat onze sensor succesvol bleek bij het aantonen van bacteriën in voedsel, besloten we ons ook op medische toepassingen te storten.”
Een warme deken
In het lab in Maastricht ontwikkelde Rocio een sensor waar met malaria geïnfecteerde rode bloedcellen aan hechten. De methode klinkt verrassend eenvoudig. Ze maakt een mal door geïnfecteerde rode bloedcellen te bedekken met een vloeibaar polymeer. Nadat het polymeer uithardt, verwijdert ze de cellen, waardoor een dunne plastic film met microscopische inkepingen achterblijft. In deze inkepingen passen geïnfecteerde cellen, maar geen gezonde cellen. “Gezonde rode bloedcellen zijn glad en ovaal, terwijl cellen met malaria een ruw, stekelig oppervlak hebben”, legt ze uit.
Stel je voor: je zit op de bank en hebt het koud. Je kunt dan een deken omslaan, deze voorkomt dat je lichaamswarmte ontsnapt. De sensor van Rocio werkt op een vergelijkbare manier. Het polymeer met inkepingen ligt op een verwarmingselement. Een warmtedetector daarboven meet de warmte die het polymeer doorlaat. Zodra geïnfecteerde rode bloedcellen de inkepingen opvullen, houden ze de warmte vast, net als een deken. De warmtesensor registreert een temperatuurdaling die een maat is voor het aantal geïnfecteerde cellen dat aan het polymeer hecht.
In het pakket zat een $12,000 Cartier armband in plaats van onze apparatuur
Bart van GrinsvenEen armband
In het lab werkt de sensor prima, maar hoe zou deze functioneren met vers, besmet bloed? Om dit te testen, reisden Rocio en Bart naar een parasitologielaboratorium in Belo Horizonte, Brazilië.
“We stuurden een grote doos met apparatuur vooruit”, vertelt Bart. “Toen ik aankwam, lieten ze mij een klein doosje zien, ter grootte van een koffiemok. Alle labels van onze oorspronkelijke doos plakten erop, maar binnenin zat een Cartier-armband van 12.000 dollar in plaats van onze apparatuur. Al snel werd duidelijk dat we slachtoffer waren van labelfraude. We gaven de armband aan de autoriteiten en moesten geschikte apparatuur lenen van laboratoria in de buurt.”
Hoewel Rocio moest wennen aan het werken met de geleende apparatuur, liet ze zich niet ontmoedigen. “Onze Braziliaanse collega’s kweekten ondertussen malariaparasieten in vers bloed dat ze zelf doneerden”, vertelt ze. Bart grapt: “Elke ochtend was degene die als eerste arriveerde de donor van de dag.”
De eerste bloedtest
Dankzij het uitgebreide werk in Maastricht en ondanks de tegenslagen met de apparatuur waren de experimenten in Brazilië vanaf het begin succesvol. Rocio: “Bij de eerste test met bloed zagen we direct een signaal in de warmtesensor. Al snel ontdekten we dat de detectielimiet van onze sensor ruim binnen de grenzen valt die nodig zijn voor de diagnose van malaria.” De wetenschappers kunnen malaria opsporen, zelfs als maar 0,5% van de rode bloedcellen geïnfecteerd is.
Door dit succes willen Rocio en haar collega’s de sensor bij patiënten testen en de resultaten vergelijken met gangbare laboratoriumtests voor malaria. Rocio: “Het grote voordeel van onze sensor is dat je deze gebruikt op de plek waar de patiënt is. Malariatests vinden meestal plaats in laboratoria, die lang niet overal op de wereld beschikbaar zijn. Er bestaan andere point-of-care-tests, vergelijkbaar met de thuistests voor covid, maar die zijn duurder. Bovendien muteren malariaparasieten, waardoor deze tests moeite krijgen de parasiet te detecteren. Onze sensor meet geen parasieten, maar geïnfecteerde rode bloedcellen, waardoor mutaties geen invloed hebben op de detectie.”
Malaria
Malariaparasieten infecteren jaarlijks ongeveer een kwart miljard mensen. Vooral Afrika wordt zwaar getroffen, omdat de overlevingskansen daar het slechtst zijn. Elk jaar sterven er zo’n 600.000 mensen aan malaria, waarvan 94% in Afrika.
Vijf nauw verwante parasieten van het geslacht Plasmodium kunnen malaria veroorzaken bij mensen. De parasieten dringen rode bloedcellen binnen, waar ze zich vermenigvuldigen. Wanneer de cellen vol raken, barsten ze open, waarbij nieuwe parasieten vrijkomen die opnieuw rode bloedcellen infecteren en vernietigen.
