Smart HealthLife sciencesCSR

5 min

Peter Peumans over life science toepassingen

“Meer en meer zullen we elektronica inbouwen in ons lichaam”

Scroll

Peter Peumans, Senior Vice President life science technologies bij imec

Een pacemaker is een algemeen aanvaard ‘stukje elektronica’ in ons lichaam. Het eerste van velen. Het zal bijvoorbeeld heel normaal worden om chips te verbinden met ons zenuwstelsel, voor de behandeling van artritis, chronische pijn, Parkinson of epilepsie. Nu al zijn er klinische studies bezig waarin dit getest wordt. Ook voor ziekten als diabetes zou het in de toekomst een oplossing kunnen bieden: als we weten wat er fout gaat in de pancreas, kunnen we die met elektroden anders gaan aansturen en zo mogelijk compenseren voor wat er mis gaat. Ingebouwde chips zouden dan een permanente oplossing kunnen bieden voor diabetes, net zoals de pacemaker nu de oplossing is voor hartpatiënten. 

Betere protheses

Imec werkt aan chips en elektrodes die een zeer precieze stimulatie én uitlezing van zenuwcellen mogelijk maken. Deze wisselwerking tussen chips en zenuwen is essentieel voor het beter begrijpen en behandelen van bepaalde ziekten. En ook voor het beter aansturen van protheses. Zo haalde imec in 2017 de pers met een chip die protheses nauwkeuriger aanstuurt en er zelfs gevoel aan toevoegt. De chip kan heel nauwkeurige feedback van de zenuwcellen naar motorische elementen in een kunstarm sturen zodat meer intuïtieve controle van die kunstarm mogelijk wordt. Via sensoren in de prothese kan bovendien feedback naar de hersenen gestuurd worden, waardoor een gevoelservaring gecreëerd wordt. 
De chip werd ontwikkeld in het kader van het IMPRESS-project (Implantable Multimodal Peripheral Recording and Stimulation System) van de universiteit van Florida. Het maakt ook deel uit van DARPA’s HAPTIX-programma dat de volgende generatie haptische protheses wil ontwikkelen.


microchip for better protheses

Implanteerbare microchip die gevoelservaring in protheses mogelijk maakt

Organen groeien op chip

Je hoeft chips en elektrodes niet altijd in het lichaam te gebruiken om interessante toepassingen te creëren. Je kan ze ook in-vitro gebruiken om bijvoorbeeld weefsels en organen te maken. 

We maakten een chip met meer dan 16.000 elektrodes waarop cellen kunnen groeien, worden uitgelezen, en gestimuleerd. 

Die chip kan onder andere worden gebruikt voor uiterst nauwkeurige ‘elektroporatie’, tot op het niveau van één specifieke cel. Als je een cel – via de onderliggende elektrode – onder spanning brengt, dan zal het celmembraan tijdelijk openen. Hierdoor kan je genetisch materiaal naar binnen brengen en ervoor zorgen dat de (stam)cel differentieert tot bijvoorbeeld een opperhuid-, lederhuid- of talgkliercel. Zo hopen we op termijn 3D-weefsels op te bouwen. Imec is vooral sterk in het maken van die uiterst kleine elektrodes, maar ook – en vooral – in het integreren van alle componenten (elektrodes, microfluïdica, ...) tot één compact en performant geheel. 

Snelle DNA-analyse voor diagnoses

Naast het opkomen van electroceuticals – want zo noemen we chips die interageren met het lichaam – zien we nog een tweede trend in de geneeskunde: het groeiende belang van DNA-sequencing. Waar er vroeger vooral heel grote toestellen gebruikt werden die honderden stalen in parallel konden uitlezen, zien we nu een evolutie naar kleinere toestellen die minder stalen uitlezen, maar in een veel kortere tijdspanne. En ook hiervoor zijn chips, fotonica en integratie heel belangrijk. Imec startte in 2012 met een eerste samenwerking in het domein van DNA-sequencing – met Pacific Biosciences – en heeft vandaag een vijftal partners die allemaal geloven in de kracht van chips en integratie voor de volgende generatie sequencingtoestellen. 

Een korte uitleestijd is trouwens essentieel als we DNA-sequencing in de dagelijkse praktijk willen gaan toepassen, zoals voor de diagnose van bepaalde ziekten. Neem bijvoorbeeld de Amerikaanse start-up Grail die DNA-analyse wil inzetten om sneller kanker op te sporen in het bloed. Vorig jaar haalden ze bijna een miljard dollar op om hun product op de markt te brengen. 

En eens we DNA nauwkeurig en snel kunnen uitlezen, is het de beurt aan proteïnen. 

Zo zullen er op termijn analysetools ontwikkeld worden die een volledige analyse kunnen doen van het bloed om proteïnen te identificeren en patronen te herkennen. Dit zal allereerst een belangrijke tool worden voor onderzoekers om meer inzicht te krijgen in ziekten en om nieuwe biomerkers voor die ziekten te identificeren. Een volgende stap is dan om met die biomerkers veel sneller ziekten als bijvoorbeeld alzheimer te gaan opsporen. 

Start-ups

Ook imec heeft technologie in huis om bloedstalen veel sneller, compacter en nauwkeuriger te analyseren. In 2015 richtten we daarom, samen met Johns Hopkins University, miDiagnostics op.

hilja ibert

Hilja Ibert, CEO miDiagnostics 

Deze start-up zal een toestel op de markt brengen om in enkele minuten tijd, en met slechts een druppel bloed, een CBC-test (‘complete blood count’) uit te voeren. Dit is de meest gebruikte test in dokterspraktijken en in ziekenhuizen en kijkt 12 parameters in het bloed na om conclusies te kunnen trekken in verband met infecties en de algemene gezondheidstoestand van de patiënt. Nu duurt het 2 dagen vooraleer je de resultaten hebt van deze test, en het wordt uitgevoerd in gespecialiseerde labo’s. Dankzij de miDiagnostics-technologie zou je dit in de toekomst echter gewoon thuis of bij de dokter kunnen laten testen, met een onmiddellijk resultaat. De dokter weet dan onmiddellijk of je een virale of bacteriële infectie hebt, of je klaar bent voor je volgende chemokuur, enz. 2018 wordt een belangrijk jaar voor miDiagnostics om de technologie op punt te stellen. En binnenkort zullen we trouwens nog een andere start-up aankondigen in het domein van diagnostica. 

Samen met onze partners timmeren we aan een toekomst met nieuwe diagnostische producten – met chips in de hoofdrol – die ons leven en dat van dokters veel gemakkelijker zullen maken!

 

Meer weten?

  • Lees het artikel over miDiagnostics in imec magazine
  • Kom in dit persbericht  meer te weten over de microchip voor protheses
  • De ISSCC-paper over de chip met 16.000 elektrodes kan je vanaf 11 februari opvragen via deze link

 

Biografie Peter Peumans

Peter Peumans studeerde af als burgerlijk ingenieur electrotechniek aan de KU Leuven en haalde zijn doctoraat aan Princeton University. Vervolgens werd hij professor in Electrical Engineering aan Stanford University waar hij onderzoek leidde naar nieuwe systemen voor het capteren van zonne-energie. Sinds 2011 is hij actief op imec en werkt hij mee aan de strategie voor imec’s Life Sciences activiteiten.

 

Deze website maakt gebruik van cookies met als enige doel het analyseren van surfgedrag, zonder enige commerciële insteek. Lees er hier meer over. Lees ook ons privacy statement. Sommige inhoud (video's, iframes, formulieren,...) op deze website zal pas zichtbaar zijn na het accepteren van de cookies.

Accepteer cookies