Hoofdstuk 4
Opgave 4.1
a. In figuur 4.1 is een grafiek getekend van de detectie van Na+ en Li+. In welke volgorde worden deze ionen door de chip gedetecteerd? Is dit wat je verwacht op grond van het Periodiek Systeem van de Elementen? Hoe verklaar je dit?
Het Na+ ion beweegt sneller door vloeistof dan het Li+-ion. Omdat lithium eerder voorkomt in het periodiek systeem, weet je dat lithium kleiner is dan natrium. Daarom zou je verwachten dat natrium ionen langzamer bewegen. Dat is niet zo: doordat een lithium-ion klein is, is de ladingsdichtheid groter, waardoor er relatief veel polaire watermoleculen aan hechten. Dit verkleint de bewegelijkheid van lithium. Bij natrium- ionen is dit minder het geval.
b. De Lithiumchip wordt ook gebruikt om Ca2+ te detecteren. Wat verwacht je op grond van het periodiek systeem dat Ca2+ doet ten opzichte van Na+, K+en Mg2+ ?
Calcium is tweewaardig positief geladen en heeft een hogere atoommassa dan magnesium, natrium en kalium. De lading is groter (wat versnelt in een elektrisch veld), maar de watermantel zal ook aanzienlijk zijn, wat de totale massa en weerstand vergroot (wat vertraagt). Hoe dit precies uitpakt in snelheid moet uit een experiment blijken.
Opgave 4.2
Bij het tellen van spermacellen worden microbolletjes aan het sample toegevoegd. Stel dat de concentratie toegevoegde bolletjes 2*10^6 per ml is en je telt in een halve minuut 35 bolletjes en 700 zaadcellen. Bereken op basis van dit resultaat de concentratie zaadcellen? Is dit sperma in orde of voldoet het niet aan de norm? (Zie ook figuur 4.6)
700 / 35 = 20 zaadcellen per bolletje.
Concentratie zaadcellen: 2 * 106 * 20 = 40 * 106 zaadcellen per milliliter.
Volgens figuur 4.6 is de norm 15 * 106 cellen per milliliter (WHO 2010) is. Het sperma voldoet aan de norm.
Opgave 4.3
Zoek via websites naar nieuwe toepassingen van Lab on a chip technologie die voor de geneeskunde, levensmiddelentechnologie, milieu of andere sectoren ontwikkeld worden. Zoek er één uit. Schrijf op 1 A4 waar de technologie voor bedoeld is, welke voordelen er zijn (en onvermijdelijke nadelen) en hoe ver de ontwikkeling is. Wie ontwikkelt deze technologie? Vermeld ook de websites waar je de informatie vandaan hebt.
Het Biomed02-project, Lab-on-Chip, ontwikkelt een hoogwaardig geautomatiseerd diagnostisch platform, gebaseerd op de integratie van elektronische, fotonische en biotechnologische sectoren op het oppervlak van een lab-on-a-chip. Het uiteindelijke resultaat is dat veel nakomende platforms voor biomarkeranalyse, eiwitactiviteitsanalyse en DNA/RNA-detectie kunnen worden gebruikt in meerdere domeinen zoals gezondheid, voeding, milieu en geneesmiddelontwikkeling.
Een van de nadelen is dat het ontwikkelen nu met de hand gaat waardoor de productie heel traag en duur is, waardoor de chip niet voor bredere toepassingen kan worden gebruikt. En er is veel innovatie en geavanceerde engineering nodig om deze chip te kunnen ontwikkelen, want de bestaande manieren om deze chips te maken in de fabriek zijn niet verenigbaar met de fabrieken. Daarom moet alles met de hand gedaan worden.
Omdat diagnose en monitoring zo'n dominante rol spelen in het dagelijks leven op verschillende gebieden zoals gezondheid, voeding, milieu en geneesmiddelontwikkeling, is het door deze chips veel makkelijker en minder duur om jezelf te laten testen voor verschillende dingen in de hiervoor genoemde domeinen. Deze platforms maken ingewikkelde diagnostiek mogelijk door maar naar een klein monster eiwitten, cellen of toxines te kijken.
Door te focussen op automatisering, schaalbaarheid en kostenreductie vernieuwt Biomed02 de productie van lab-on-a-chip-platforms. Deze vernieuwingen helpen de kloof te overbruggen tussen geavanceerde diagnostiek en toegankelijkheid voor iedereen.
Deze lab-on-a-chip wordt ontwikkeld door de Universiteit Eindhoven met meerdere partners in hetzelfde veld als de lab-on-a-chip, maar helaas staat er in het artikel niet hoe ver de ontwikkeling is naar deze lab-on-a-chip toe.
Bron: Nxtgenhightech - https://nxtgenhightech.nl/biomedisch/biomed02_lab-on-chip_nl/
Opgave 4.4
Maak een schematische tekening van de opbouw van de spermachip. Beschrijf daarin welke processen er achtereenvolgens in de chip moeten plaatsvinden. Noteer ook wat er buiten de chip verder nog gebeuren moet om een volledige meting te kunnen doen van de kwaliteit van sperma (zowel het aantal als de beweeglijkheid van de cellen meten).
Opgave 4.5
Gebruik voor deze opdracht de tekening die je gemaakt hebt van de Lithiumchip (practicum 7.1) of vraag of je docent er een foto van heeft. Geef van ieder van de zichtbare onderdelen aan welke functie ze hebben. Geef de onderdelen een nummer, en vergelijk deze met de schematische weergave in figuur 4.4. Beschrijf vervolgens stapsgewijs de volgorde waarin de onderdelen gebruikt worden tijdens een meting.
