Als Maschinen kunnen ruiken...

Met een transfectie- en screeningplatform is het mogelijk om cellen zeer snel te modificeren voor andere olfactorische stimuli, waardoor andere toepassingsgebieden, zoals medische diagnostiek, worden ontsloten. (© Fraunhofer IPA) / With a transfection and screening platform, it is possible to modify cells very quickly for other olfactory stimuli, thus opening up other areas of application, such as medical diagnostics. (© Fraunhofer IPA)

Um den richtigen Geruchsrezeptor für eine spezifische Anwendung zu ermitteln, müssen mehrere tausend Rezeptoren und deren Kombination gescreent werden. Das ist wirtschaftlich nur automatisiert möglich. (© Fraunhofer IPA) / Om de juiste geurreceptor voor een specifieke toepassing te bepalen, moeten enkele duizenden receptoren en hun combinaties worden gescreend. Dit is alleen economisch haalbaar wanneer het geautomatiseerd gebeurt. (© Fraunhofer IPA)

Wat zou er gebeuren als robots konden ruiken? Explosieven opsporen op de luchthaven, ziekten diagnosticeren op basis van de adem van patiënten in de artspraktijk, gaslekken lokaliseren en nog veel meer? Het Fraunhofer-Instituut voor Productietechniek en Automatisering IPA in Stuttgart richt zich binnen het kader van zijn leidthema »Biologische Transformatie« nu meer op de verbinding tussen biologische en technische systemen. Een nieuwe platformtechnologie moet cellulaire sensoren geautomatiseerd produceren en economisch inzetbaar maken.

Voor het economische gebruik van biologische sensoren wordt bij het Fraunhofer IPA een technologie ontwikkeld die geautomatiseerd cellulaire biosensoren produceert. Dergelijke sensoren zouden machines bijvoorbeeld een reukvermogen kunnen geven. De platform wordt aanvankelijk gevalideerd met een product van de Californische start-up Koniku. Het moet later ook voor andere toepassingen inzetbaar zijn. IPA-projectleider Martin Thoma vat de innovatie samen: »We ontwikkelen in feite een generiek gereedschap dat op middellange termijn in staat moet stellen om cellulaire biologische sensoren voor industrieel gebruik te produceren.« Biologie en techniek versmelten.

Het project wordt onder andere gefinancierd door het ministerie van Economie van Baden-Württemberg. Met bio-intelligente producten en de bijbehorende productietechnologieën kunnen zich nieuwe toegevoegde waarde potentiëlen voordoen voor de innovatie- en industriële locatie Baden-Württemberg. Deze moeten met het project voor de economie in de regio worden ontsloten.

Om de gerichte ontwikkeling van een economisch bruikbaar product mogelijk te maken, zal het Fraunhofer IPA een screeningproces ontwikkelen voor het selecteren van recepten en voor de betrouwbare, geautomatiseerde productie van zogenaamde getransficeerde cellen, dat zijn cellen waarin vreemde-DNA of RNA wordt ingebracht.

Het Amerikaanse bedrijf Koniku kweekt al enkele jaren dergelijke cellen, waarin op kleine autonome optische uitleeseenheden reukreceptoren worden ingebracht. De cellen kunnen over een langere periode in leven worden gehouden en functioneren, om kleine deeltjes uit de omgeving te detecteren. Er zijn echter nog veel open vragen in dit onderzoeksveld.

Om de juiste reukreceptor voor een specifieke toepassing te bepalen, moeten duizenden receptoren en hun combinaties worden gescreend. Om deze procedure economisch te maken, is een platform nodig dat het mogelijk maakt om cellen geautomatiseerd te modificeren, dus te transfecteren, en ze vervolgens te onderzoeken op hun specifieke reactie op geuren en smaken.

Met zo'n transfectie- en screeningplatform zou het mogelijk zijn om de cellen zeer snel ook voor verschillende geurreceptoren te modificeren en zo nieuwe toepassingsgebieden te ontsluiten, zoals bijvoorbeeld medische diagnostiek. »Ik kijk er vooral naar uit om onze technologie over een paar jaar overal in te zetten«, zegt Koniku-oprichter Osh Agabi, »een oplossing die mensen kan helpen ziekten in de vroegste stadia te herkennen of uit te sluiten. Natuurlijk zijn er nog obstakels, maar stap voor stap naderen we dit doel. De samenwerking met het Fraunhofer IPA is een verdere belangrijke mijlpaal op deze reis.«