Onderhuidse chip moet diabetesprik vervangen
27 december 2021 door IBDe medische wereld heeft het licht gezien. Als het aan de wetenschappers van de onderzoeksgroep siliciumfotonica van UGent en imec ligt toch. Chips die werken op licht zullen de toekomst van de medische analyse mee bepalen, te beginnen bij het monitoren van diabetes. Ingenieur Roel Baets legt uit waarom.
Beeld: Een diabetespatiënt gebruikt een speciaal prikapparaatje om zijn bloedsuiker te meten.
Wat is siliciumfotonica?
‘Siliciumfotonica gebruikt dezelfde technologie en infrastructuur als de siliciumelektronica. Fotonische chips worden op dezelfde siliciumschijven gebouwd. Maar in de plaats van de miljarden transistors die op elektronicachips elektrische signalen versterken of doorschakelen, zitten er tientallen tot duizenden fotonische elementjes op. Die kunnen licht extreem snel moduleren (wel of niet doorlaten, red.) om een digitaal signaal door te geven. Bovendien hebben ze een veel breder toepassingsveld. Ze scheiden bijvoorbeeld ook licht in verschillende golflengtes.’
Moeten we de technologie al kennen?
‘Twee bekende apparaten gebruiken een voorloper van siliciumfotonica. Een pulsoxymeter, dat clipje dat je op je vinger krijgt om de zuurstofverzadiging van je bloed te meten, werkt met fotonica. Hemoglobine in je bloed transporteert zuurstof. De lichtabsorptie-eigenschappen van hemoglobine mét zuurstof zijn heel verschillend van die zonder zuurstof. Dat is een fenomeen dat eigenlijk iedereen kent: iemand die zuurstofgebrek heeft, slaat blauw uit. Het clipje stuurt licht van de juiste golflengte door je vinger en zo kan de medische professional rechtstreeks het percentage hemoglobine mét zuurstof – en dus de zuurstofverzadiging – aflezen.’
‘In de toekomst zal een huisarts misschien niet alleen de bloeddruk meten maar ook de pulsgolfsnelheid, en zo een betere diagnose stellen’
‘Een andere toepassing is de hartslagmeter op een smartwatch. Ledjes sturen licht naar je pols en dat wordt weerkaatst door de aders onder je huid. De puls van je hartslag zorgt dat de hoeveelheid bloed door de aders in je polsen constant op en af gaat. Als de hoeveelheid hemoglobine in je ader varieert, dan variëren de absorptie en reflectie mee. Producenten van smartwatches willen de technologie in de toekomst ook gebruiken om bijvoorbeeld verzuring te meten.’
Waar zal siliciumfotonica in de toekomst een verschil maken?
‘Vooral in medische systemen waarbij constante monitoring van belang is. Dan is het belangrijk dat meettoestellen goedkoop zijn en toch juiste resultaten geven, opdat veel eindgebruikers ze voortdurend kunnen gebruiken.’ ‘In onze onderzoeksgroep werd de basis gelegd voor een kleine chip die onder de huid van diabetespatiënten kan worden gebracht. Die meet het glucosegehalte in het bloed en kan om het kwartier informatie doorsturen naar een smartwatch of telefoon. Nu doen patiënten die analyse een of twee keer per dag met een vingerprik. De spin-off Indigo Diabetes is na goede resultaten bij varkens bezig met klinische studies op mensen. Zij verwachten dat de chip binnen enkele jaren op de markt komt.’
‘In een andere studie onderzoeken we of we de pulsgolfsnelheid in slagaders kunnen meten, een indicator voor een gezonde vaatconditie. In de toekomst zal een huisarts misschien niet alleen de bloeddruk meten maar ook de pulsgolfsnelheid, en zo een betere diagnose stellen.’
