In de voormalige studentenkoten van Willy Van Der Meeren voegt de VUB een glanzende parel aan zijn technologische kroon toe: het MICROLAB. Deze nieuwe cleanroom leent technieken uit de productie van computerchips om vloeistofchips te etsen. Vooral de experimenten met glas – als alternatief voor silicium – zijn cutting edge wetenschap. “Op termijn willen we die microfluïdische chips in medische testapparaatjes inbouwen”, vertelt professor Wim De Malsche. “Een druppel bloed of urine zou nauwkeurigere informatie kunnen opleveren dan bestaande tests.”
Binnenkijken in de vernieuwde VUB-labo's? Kom op 23 september 2025 naar de academische opening.
Een naaldenprik in een vingertop, een teststrip en een glucosemeter: meer heeft een diabetespatiënt niet nodig om thuis op dagelijkse basis zijn bloedsuikerspiegel te meten. Toch moet hij om de drie maanden ook nog eens naar het ziekenhuis, voor een uitgebreide bloedsuikercontrole. Deze gebeurt via een HPLC-analyse (een vorm van vloeistofchromatografie) van een bloedstaal. Dit is gesofisticeerd en tijdrovend labowerk, en bovendien ook minder nauwkeurig dan de artsen zouden willen.
Wim De Malsche (hoofd onderzoeksgroep µFlow en Directeur MICROLAB) en Filip Legein (business development MICROLAB)
Filip Legein (business development MICROLAB): “Een HPLC-analyse geeft informatie over onder andere glucose en over hemoglobine die glucose aan zich gebonden heeft. Wat blijkt: sommige mensen van Afrikaanse, Mediterrane of Zuidoost-Aziatische afkomst, samen goed voor 7% van de wereldbevolking, hebben een genetische variant van hemoglobine. Die kan zich in de test anders gedragen en daardoor verkeerd geïnterpreteerd worden. Voor sommige etnische bevolkingsgroepen is de test dus minder betrouwbaar. Bij vrouwelijke diabetespatiënten is eveneens voorzichtigheid geboden: ook hormonale verschillen en lichaamssamenstelling kunnen de interpretatie van de resultaten beïnvloeden.”
“We vervangen de grote machines in het lab door een test op zakformaat”
In het MICROLAB wordt gewerkt aan een betrouwbaarder alternatief voor de HPLC-analyse, op basis van een microfluïdische chip. De vloeistofchip lijkt op een klassieke elektronische microchip, met gelijkaardige patronen van kanaaltjes die in het silicium geëtst zijn. Het verschil is dat er geen elektrische stroom door wordt gestuurd, maar vloeistoffen – zoals bloed.
Prof. Wim De Malsche (hoofd onderzoeksgroep µFlow en Directeur MICROLAB): “De kanaaltjes in de vloeistofchip zijn zo klein, dat er interessante fenomenen ontstaan. Als je bijvoorbeeld een druppel bloed door een bepaalde structuur van kanaaltjes stuurt, kan je er de eiwitten uit scheiden. Stop die chip in een apparaatje, en je hebt een test waarmee je pakweg de lange termijn glucosewaarden van een diabetespatiënt kunt meten. Zo’n test zou accurater werken dan klassieke testen zoals de HPLC-analyse.”
Filip Legein: “Microfluïdische apparaatjes zullen kleiner en handiger zijn. De grote kast vol machines in het ziekenhuislaboratorium wordt vervangen door een eenvoudige doe-het-zelftest op zakformaat, bij de huisarts of thuis. Denk aan de covidtest. Point-of-care diagnostics, heet dat.”
Diabetes is maar één van vele aandoeningen waarin vloeistofchips een rol van betekenis gaan spelen. Om de ziekte van Alzheimer te bestuderen, gebruikt de onderzoeksgroep ze om eiwitcondensaten te creëren en te bestuderen – die condensaten slaan bij de ziekte als plakken op de hersenen neer.
Filip Legein: “We denken ook aan zogenaamde organoïden: gekweekte levers, nieren, hersenen en andere organen van enkele millimeter groot, waar je in het lab verschillende soorten van medicatie op kunt uittesten. Vloeistofchips zouden op termijn ook tumorcellen in bloed of urine kunnen detecteren, als alternatief voor de klassieke biopsie.”
“Vloeistofchips in glas interageren niet met vloeistoffen die erdoor stromen”
Vloeistofchips bouwen kan alleen in een cleanroom, met luchtfiltratie, antistatische maatregelen en speciale pakken voor de medewerkers. Elk stofje kan immers het eindresultaat verpesten. Met zijn 300 m² oppervlakte is het MICROLAB een fors uit de kluiten gewassen cleanroom, vol gesofisticeerde apparatuur om chips te etsen.
Wim De Malsche: “Ik zeg wel eens dat we de fabricageprocessen voor elektronische microchips ‘misbruiken’ om vloeistofchips te bouwen. We hanteren bijvoorbeeld gelijkaardige droge en natte etsprocessen. Het belangrijkste verschil is dat onze kanaaltjes dieper moeten gaan – tientallen tot honderden micrometers diep. De wanden moeten bovendien perfect verticaal zijn en de hoeken perfect recht. Geen 88°, maar echt 90°. Dat is zeer belangrijk voor de performantie van de chips.”
Etsprocessen om microfluïdische siliciumchips te etsen, stonden al op punt en worden door meerdere onderzoeksgroepen gebruikt. Het MICROLAB onderscheidt zich van de concurrentie door zich naast silicium ook op een ander materiaal toe te leggen: glas.
Filip Legein: “Daarin zijn we uniek. In Europa zijn er maar enkele andere plekken met infrastructuur om vloeistofchips in glas te produceren. Er is wel veel fundamenteel onderzoek nodig om die processen op punt te zetten.”
Wim De Malsche: “Glas is hét materiaal van de chemische en de biochemische wereld, omdat het meestal inert en stabiel is. Voor de medische diagnostiek is het ook handig dat je erdoorheen kunt kijken, met het blote oog of met optische apparatuur.”
Een andere techniek die de gebruikers van het MICROLAB op punt willen zetten, zijn akoestische scheidingen. Daarvoor worden specifieke geluidstrillingen door de vloeistof in de chip gestuurd. Het resultaat is dat bepaalde partikeltjes in een continue stroom van elkaar gescheiden worden, volgens grootte of andere eigenschappen.
“We hebben twee succesvolle projecten achter de rug met farmaceutische bedrijven”
Wim De Malsche: “De techniek komt van pas bij de productie van geneesmiddelen. We hebben twee succesvolle projecten achter de rug met farmaceutische bedrijven. In één project wilde een bedrijf grote kristallen van kleine scheiden - de grote zijn ongewenst in poedervormige medicijnen. Het andere bedrijf vroeg ons om gisten en andere micro-organismen, die gebruikt worden om vaccins te maken, op een ‘vriendelijke’ manier uit stalen te halen. Met een filter gaat dat niet, want dan maak je die micro-organismen kapot. Met akoestische scheiding lukt het wel.”
Voor akoestische scheiding moeten de kanaaltjes in de vloeistofchip opnieuw super-precies zijn, stelt Wim. “Als we bijvoorbeeld een ultrasone actuator van 2 MegaHertz gebruiken om vibraties te creëren, moeten de kanaaltjes exact 375 micrometer breed en diep zijn, met perfect verticale wanden. Anders werkt het niet. Ook deze techniek willen we graag op glas toepassen. Het zijn zeer uitdagende ontwikkelingen, want het gaat over nieuwe processen.”
Het idee voor een cleanroom ontstond vier jaar geleden. Dat het MICROLAB er nu al staat, is een half mirakel. Zeker gezien de noodzakelijke investeringen in hoogtechnologische infrastructuur en de steile kosten die daarmee gepaard gaan.
Wim De Malsche: “De universiteit steunt ons voorbeeldig en de Vlaamse, federale en Europese grants komen gelukkig vlot binnen, zowel voor de cleanroom-infrastructuur als voor de onderzoeksprojecten. De VUB staat hier supersterk in, dat mag gezegd worden. Vooral omdat we in ons team zoveel expertises combineren.”
Filip Legein: “Het MICROLAB is een van de eerste core facilities aan de VUB: we brengen hier infrastructuur samen die alle onderzoekers van de universiteit mogen gebruiken. Zo wordt er financieel meer mogelijk dan wanneer iedereen op zijn eilandje zijn ding doet. Ook onderzoekers van andere universiteiten en van bedrijven zijn hier trouwens welkom, als ze een opleiding volgen en een gebruiksvergoeding betalen. De aanvragen lopen binnen. De ambitie is om op termijn zelfbedruipend te worden.”
Binnenkijken in het labo van VUB-wetenschappers?
Kom op 23 september 2025 naar de academische opening en ontdek de vernieuwde VUB-labo's
Op 23 september opent de VUB niet alleen het nieuwe academiejaar maar ook de deuren van haar labo’s. Ontdek live aan welke technologische innovaties en wetenschappelijke uitvindingen VUB-wetenschappers werken en binnenkort ‘hot news’ zijn in de media.