Slimme pleister als alternatief voor bloedafname

Voorbeeld van hoe de draagbare pleister van DXcrete op het lichaam kan worden gedragen. (Foto: Bart van Overbeeke)

Oprichter en TU/e-onderzoeker Emma Moonen: “Met onze technologie hoeven patiënten niet meer voor elke meting naar het ziekenhuis én kunnen we continu monitoren. Zo signaleren we een verslechtering veel eerder en zijn hevige ingrepen hopelijk minder vaak noodzakelijk.”

In haar werkkamer schuift Emma Moonen (28) iets naar voren dat nog het meest lijkt op een semi-doorzichtige pleister met een USB-stekker eraan vast. “Dit is de BEA”, legt Moonen uit terwijl ze het kleine apparaatje tegen het licht houdt. “Een nieuwe manier om zweet te verzamelen en te analyseren, zelfs als je nauwelijks transpireert.”

Moonen promoveerde in maart 2024 cum laude bij de faculteit Mechanical Engineering en richtte samen met oud-Philips-medewerker Timon Grob de startup DXcrete op. Hun missie: het zweet van patiënten meten om daar op pijnloze en comfortabele wijze een schat aan informatie uit te halen.

“Zweet bestaat voor 99 procent uit water, maar in die ene procent reststoffen zit ongelofelijk veel informatie over je gezondheid”, vertelt Moonen enthousiast. “Tot nu toe halen we die informatie uit urine- of bloedmonsters. Dat vereist potjes met plas inleveren of bloedprikken. Het kost tijd, is onprettig en levert bovendien slechts een momentopname op. Onze manier van meten is pijnloos, werkt continu en is daarmee in hoge mate betrouwbaar.”

Hele kleine druppels verplaatsen met elektrische spanning
“Ons apparaat kan druppeltjes zweet van ongeveer één nanoliter, dat is een miljardste van een liter, verzamelen en verplaatsen naar geïntegreerde sensoren”, zegt ze. “Om een idee te geven: één druppel water bevat zo’n 50.000 nanoliter, afhankelijk van de grootte van de druppel.” De technologie hierachter heet elektrowetting, een methode waarbij elektrische velden druppeltjes vloeistof voortbewegen. In dit geval richting een klein ‘reservoir’ waar de metingen plaatsvinden.

Het klinkt futuristisch, maar elektrowetting zelf is niet nieuw. “De techniek wordt al toegepast in bepaalde digitale billboards, waarbij waterdruppels zich in olie verplaatsen, als kleine poeltjes inkt die zich herschikken onder invloed van elektrische spanning.”

E-readers gebruiken een verwante techniek: daar bewegen elektrisch geladen zwarte en witte pigmentdeeltjes in microcapsules, die samen een pagina vormen. “Wij hebben hetzelfde principe toegepast op het menselijk lichaam, specifiek om zweet te verzamelen en te verplaatsen.”

Van onderzoek naar startup
Het idee om zweet te verzamelen via elektroden ontstond tijdens Moonens promotieonderzoek binnen de onderzoeksgroep Microsystems van hoogleraar Jaap den Toonder, in samenwerking met een groot consortium met o.a. Philips, het Eindhovense Catharinaziekenhuis en enkele MKB bedrijven. “We wilden een methode ontwikkelen om patiënten die in rust liggen te kunnen monitoren via zweet, maar het probleem is dat mensen in rust nauwelijks transpireren”, vertelt ze. “Vandaar de noodzaak om druppels te kunnen ’transporteren’ naar en verzamelen in een reservoirtje, dat ook nog heel klein is trouwens.”

Een doorbraak kwam toen een lid van haar promotiecommissie de link legde tussen elektrowetting en de mogelijkheid om hiermee zweet voort te bewegen. Met een NWO-subsidie van 185.000 euro uit het Faculty of Impact-programma richtten Moonen en haar zakenpartner DXcrete op, met de TU/e als aandeelhouder via TU/e Participations.

Focus op nierpatiënten
De eerste concrete toepassing waar DXcrete aan werkt, richt zich op het meten van kreatinine. Dat is een afvalstof die door de nieren uit het bloed wordt gefilterd. “De hoeveelheid van die stof in het bloed zegt veel over de gezondheid van de nieren. Een teveel kan duiden op nierfalen”, legt Moonen uit.

“Met onze technologie kunnen we patiënten continu monitoren, zonder dat ze voor elke meting naar het ziekenhuis hoeven. Dat maakt het mogelijk een verslechtering van de situatie veel eerder te signaleren, waardoor hevige ingrepen hopelijk minder vaak noodzakelijk zijn.”

De reis naar het ziekenhuis kan de meetresultaten zelfs al beïnvloeden. “Als je dichtbij woont en op de fiets naar je ziekenhuisafspraak gaat, zit er bijvoorbeeld al meer kreatinine in je bloed door de lichaamsbeweging”, aldus Moonen. “Met onze methode voorkom je dat soort momentopnames en pik je veranderingen in lichaamswaarden sneller op.”

Omdat de BEA als een soort sensorpleister op het lichaam ligt, merk je er als patiënt weinig van. Maar hoe zit dat met de combinatie vocht en elektra? Die twee gaan doorgaans niet goed samen. “De stroom die erdoorheen gaat, heeft een zeer laag voltage”, antwoordt Moonen. “Stel dat er kortsluiting ontstaat, dan hebben we daar veiligheidsmaatregelen voor ingebouwd. Maar het is sowieso niet mogelijk dat je een flinke schok ervaart, daarvoor is de spanning te laag.” Het doel is om de BEA enkele dagen tot weken op het lichaam te kunnen dragen voordat deze aan vervanging toe is.

Nieuwe sensor, nieuwe toepassing
Het huidige prototype werkt via Bluetooth en is als het ware ‘sweat-on-a-chip’. Maar Moonen en haar team hebben ambitieuze plannen. “We willen ook andere sensoren integreren, die andere informatie uit het zweet halen. Een Belgische partij heeft bijvoorbeeld een sensor voor het meten van lactaat ontwikkeld. Die willen we integreren, zodat je elke keer een andere sensor aan de chip kunt koppelen, die telkens andere stoffen kan analyseren.”