De medische doorbraak van cum-laude promovenda Emma Moonen kan het traditionele bloedprikken grotendeels overbodig maken. Haar technologie vormt de basis voor DXcrete, een startup die een slimme pleister (BEA) ontwikkelt die continu zweet analyseert. Daarmee wordt real-time monitoring van nierpatiënten mogelijk, zonder bloedafnames of urinepotjes. De innovatie belooft een grote verandering voor miljoenen patiënten wereldwijd en opent de deur naar minder belastende zorg.
“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”, legt oprichter en TU/e onderzoeker Moonen uit. Zij 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 op een comfortabele en pijnloze manier een schat aan informatie te verkrijgen.
Reststoffen
De technologie is nog het meest te vergelijken met een semi-doorzichtige pleister met een USB-stekker eraan vast, de BEA. Het is een nieuwe manier om zweet te verzamelen en te analyseren, zelfs als je nauwelijks transpireert. Moonen legt uit dat zweet voor 99 procent uit water bestaat en dat in die laatste ene procent reststoffen zitten die veel informatie geven over iemands gezondheid.
Ze vertelt dat dergelijke informatie normaal gesproken uit urine- of bloedmonsters wordt gehaald, wat betekent dat patiënten potjes met urine moeten inleveren of bloed moeten laten prikken. Dat kost tijd, is onaangenaam en levert bovendien slechts een momentopname op. De door haar team ontwikkelde meetmethode is volgens Moonen pijnloos, werkt continu en is daardoor veel betrouwbaarder.
Elektrowetting
Moonen vertelt uit het apparaat in staat is extreem kleine hoeveelheden zweet, ongeveer één nanoliter, een miljardste liter, op te vangen en naar ingebouwde sensoren te sturen. Ter vergelijking: een gewone waterdruppel bevat ongeveer 50.000 nanoliter, afhankelijk van de grootte. De onderliggende techniek heet elektrowetting en gebruikt elektrische velden om minuscule vloeistofdruppels te verplaatsen. In dit geval naar een klein reservoir waar de metingen worden uitgevoerd.
Elektrowetting is niet nieuw. De techniek wordt bijvoorbeeld ook toegepast in sommige digitale billboards, waarbij waterdruppels zich in olie verplaatsen en zich als kleine poeltjes inkt 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”, vertelt Moonen.
Gericht verplaatsen van zweet
Tijdens haar promotieonderzoek in de onderzoeksgroep Microsystems van hoogleraar Jaap den Toonder ontwikkelde Moonen, samen met een breed consortium met onder meer Philips, het Catharinaziekenhuis en enkele mkb-bedrijven, het idee om zweet via elektroden op te vangen. Het doel was een meetmethode te creëren voor patiënten die in rust liggen. Maar omdat zij nauwelijks transpireren, moest er een techniek komen om de schaarse zweetdruppels actief naar een zeer klein reservoir te verplaatsen.
De doorbraak volgde toen een lid van haar promotiecommissie de koppeling legde tussen elektrowetting en het gericht verplaatsen van zweet. Met een NWO-subsidie van 185.000 euro uit het Faculty of Impact-programma richtten Moonen en haar zakenpartner vervolgens het bedrijf DXcrete op, waarbij de TU/e via TU/e Participations mede-aandeelhouder werd.
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. Volgens Moonen zegt de hoeveelheid van die stof in het bloed veel over de gezondheid van de nieren. Een teveel kan duiden op nierfalen. De Nierstichting laat in hun reactie weten dat een op de tien Nederlanders met chronische nierschade kampt. Ook meldt de stichting dat een dialyse (het kunstmatig zuiveren van bloed wanneer de nieren dat niet of onvoldoende kunnen) ongeveer 80.000 tot 120.000 euro per jaar per patiënt kost.
Zwaardere ingrepen voorkomen
Volgens Moonen maakt de technologie het mogelijk om patiënten voortdurend in de gaten te houden, zonder dat ze voor elke controle naar het ziekenhuis hoeven te komen. Daardoor kunnen ze een mogelijke achteruitgang in hun gezondheidstoestand veel sneller opmerken, wat hopelijk voorkomt dat er later zwaardere ingrepen nodig zijn. Zelfs de reis naar het ziekenhuis kan al invloed hebben op de gemeten waarden, legt Moonen uit. “Wie dichtbij woont en op de fiets naar de afspraak gaat, kan door die inspanning bijvoorbeeld al een verhoogd kreatininegehalte hebben. Met onze methode voorkom je dat soort momentopnames en pik je veranderingen in lichaamswaarden sneller op."
De BEA werkt als een soort pleister die op de huid ligt, waardoor patiënten er nauwelijks iets van merken. Vocht vormt daarbij geen probleem: volgens Moonen gebruikt het systeem een zeer lage spanning, waardoor een schok onmogelijk is en eventuele kortsluiting wordt opgevangen door ingebouwde veiligheidsmechanismen. De bedoeling is dat de pleister meerdere dagen tot zelfs weken kan blijven zitten voordat deze moet worden vervangen.
Minder prikmomenten
Het apparaat zal bloedafnames niet helemaal overbodig maken, maar kan het aantal prikmomenten wel sterk terugdringen. Moonen legt uit dat de zorg nog niet volledig zonder bloed kan, maar dat de BEA een belangrijke stap zet richting een aanpak die veel meer op zweetanalyse leunt. De pleister kan veel vaker gegevens uit zweet halen dan via bloedprikken mogelijk is, waardoor continue monitoring binnen handbereik komt. Voor het vaststellen van een ziekte blijven bloed- of urinemonsters nodig, maar daarna kan de BEA het verloop volgen zonder telkens opnieuw te hoeven prikken.
Het huidige prototype werkt via Bluetooth en is als het ware 'sweat-on-a-chip'. Maar Moonen en haar team hebben ambitieuze plannen. Ze 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. Moonen vertelt dat ze die willen integreren, zodat je elke keer een andere sensor aan de chip kunt koppelen, die telkens andere stoffen kan analyseren.
De komende maanden staan in het teken van het optimaliseren van de zweetopname in rust en het verkrijgen van meer financiering. Het doel is om volgend jaar met echte patiëntentesten te beginnen en het traject te starten om een CE-markering (Europees veiligheidskeurmerk) te verkrijgen, zodat het product als medisch hulpmiddel op de markt kan komen.
Naaldloze injectie
In een tijd waarin persoonlijke gezondheidsmonitoring steeds toegankelijker wordt dankzij technologische vooruitgang, neemt de interesse in niet-invasieve methoden voor gezondheidscontrole toe. Een ander voorbeeld op dit gebied is een vrijwel non-invasieve manier van injecteren, waarvoor het bedrijf FlowBeams in 2024 2,5 miljoen euro subsidie ontving. De techniek achter deze naaldloze aanpak maakt gebruik van een laser om vloeistoffen te verwarmen, waardoor snelgroeiende belletjes ontstaan die kleine druppeltjes medicatie met hoge snelheid door de huid schieten.
