Foto Shutterstock Om de gezondheid van vissen te monitoren kun je van alles meten. Veel van die metingen vinden buiten de vis plaats. Hoe mooi zou het zijn om live mee te kijken in het binnenste van een vis. In de bloedbaan bijvoorbeeld. Bram Kok, de eerste EngD-kandidaat van WUR, heeft een sensor ontwikkeld die dat kan. In principe tenminste.
Kok studeerde Technische Natuurkunde in Twente. Aan het einde van zijn masterthesis werd hij door zijn begeleiders op het spoor gezet van een EngD-traject in Wageningen. ‘Ze zochten hier mensen voor de ontwikkeling van sensortechniek. Dat leek me wel leuk. Zo’n EngD (Engineering Doctorate, red.) bestaat uit een jaar onderwijs en een jaar ontwerpen. Dat sprak me aan.’
Next level
Het project betreft de ontwikkeling van nieuwe sensoren voor onderzoek naar aquatische organismen. ‘Het is onderdeel van het innovatieprogramma NLAS’, licht begeleider Arjan Palstra toe. ‘Dat staat voor Next Level Animal Sciences. Dat programma is vier jaar geleden opgestart. Een van de onderdelen is sensortechnologie.’
Palstra en zijn collega’s willen de energieniveaus in aquatische organismen continu monitoren. ‘Waar besteden ze hun energie aan en kunnen we dat onderbrengen in een digital twin voor energiemonitoring. In Twente werd aan een sensor gewerkt die interleukine-6 meet, een immuunmarker voor ziekte. Dat paste goed in ons model, dat energiegebruik, stress en gezondheid bij elkaar wil brengen.’
Dit past goed in ons model, dat energiegebruik, stress en gezondheid bij elkaar wil brengen
Arjan Palstra, onderzoeker Fokkerij en Genomica
Kok ontwierp het prototype van hoe zo’n inwendige biosensor kan werken. Kern daarvan is dat in de bloedbaan het eiwit interleukine (IL-6) zich vasthecht op een laagje antilichamen van de sensor. Een straaltje laserlicht op de chip wordt hierdoor vervormd en dat signaal wordt opgevangen door een detector. De hoeveelheid gemeten interleukine zegt iets over de gezondheid van de vis.
Maar zover is het nog niet. ‘De laser, de chip en de detector zijn nu nog afzonderlijke onderdelen’, zegt Kok. ‘De bedoeling is dat die samen op een sensor van ongeveer 1 bij 1 centimeter passen. In plaats van bloed gebruikte ik een bufferoplossing met interleukine.’
‘Nu dit design er is,’ vult Palstra aan, ‘kunnen we het implanteren in de vis, zodat je werkelijk in de bloedbaan kunt gaan meten.’
Daartoe moet de sensor gevoelig genoeg zijn. ‘Biologisch relevante concentraties zijn volgens de literatuur tot 0,2 nanogram per milliliter’, zegt Kok. ‘Als vissen ziek zijn kan dat oplopen tot 0,8 nanogram. Dat is wat we nu net kunnen meten. We zitten dus al in de buurt. Ik denk overigens dat het nog wel beter kan, maar mijn tijd als EngD zit er op.’
Mens
Kok werkte overigens niet met interleukine van vissen, maar van mensen. Dat had een praktische reden: die van een vis is moeilijk verkrijgbaar, terwijl die van een mens bij wijze van spreken op de plank ligt. ‘Maar dat maakt het alleen maar interessanter’, vindt Palstra. ‘ Nu levert het misschien een implantaat op waarmee je ook in de mens kunt meten.’
De methode is bovendien niet beperkt tot interleukine. Kok: ‘Je kunt heel makkelijk overschakelen naar andere biomarkers. Met een ander antilichaam kun je bijvoorbeeld ook stress- of reproductiehormonen in de bloedbaan meten. Dit soort optische diagnostiek is booming. Het levert apparatuur op, waarmee je de zorg dichter bij de mens kunt brengen, zonder dat daar een laboratorium voor nodig is.’
Bram Kok is de eerste kandidaat die het nieuwe EngD programma afrondt bij WUR. Die mijlpaal vindt op donderdag 13 februari plaats in Omnia. Die ceremonie ziet er grotendeels hetzelfde uit als die van een gewone promovendus. ‘Er zijn drie opponenten: eentje van binnen en eentje van buiten WUR en iemand uit mijn supervisieteam. Het is een eigen keuze of je wel of geen paranimfen wilt. In plaats van een proefschrift met stellingen heb ik mijn design en een uitgebreid verslag.’
