In dit wikiwijs arrangement is informatie en lesmateriaal te vinden over verschillende actuele biomedische toepassingen van de lab-on-a-chip techniek.
Het lesmateriaal is geschreven voor de vwo-bovenbouw en houdt rekening met de eindtermen uit de examensyllabus biologie.
Het lesmateriaal is opgezet volgens de concept-context benadering. Daarbij worden de volgende onderwerpen in de onderstaande volgorde besproken:
1. Wetenschappelijke context: Lab-on-a-chip techniek toepassen bij het creëren van kunstmatige kraakbeencellen.
2. Leefwereld context: Voordelen van een nier op chip voor nierpatiënten.
3. Beroepscontext: Onderzoek naar het onstaan van atherosclerose.
Waarom wordt Lab on a chip ingezet bij onderzoek in de biomedische richting?
- Er wordt veel gewerkt met stamcellen. Hiermee willen onderzoekers allerlei typen weefsel maken. Om een stamcel zich te laten ontwikkelen tot het gewenste type cel (zoals kraakbeen of longcellen) is het belangrijk dat er een omgeving gemaakt wordt waardoor het voor de cel lijkt alsof hij zich in het weefsel in het lichaam bevindt. Allerlei prikkels uit de omgeving zorgen dat de cel informatie krijgt om het juiste celtype te worden. Een Lab on a chip wordt dus gebruikt om de differentiatie van de cel in de gewenste richting te sturen door de omgeving (zoals die in het lichaam is) na te bootsen.
Een stamcel die in een petrischaal groeit kun je voorzien van chemische prikkels om de cel te stimuleren tot differentiatie. Er ontstaan wel allerlei verschillende celtypen, maar je hebt geen controle welk celtype dit wordt. Er is meer nodig. Het blijkt dat stamcellen heel gevoelig zijn voor mechanische prikkels. Je kunt dan denken aan druk, rek of oppervlaktestructuur (zie het arrangement over Topochip).
In een Lab on a chip kun je precies de processen en omstandigheden onder controle houden. Een longcel moet bijvoorbeeld contact hebben met lucht én regelmatig uitgerekt worden. Spiercellen kunnen pas een werkende spier worden, als ze in dezelfde richting liggen. Om dit te bereiken moeten de cellen ergens aan vast zitten én opgerekt worden. In een petrischaaltje is het moeilijk om deze omstandigheden precies re realiseren.
Lab on a chip is een technologie die werkt op kleine schaal, en de omstandigheden in een weefsel kan nabootsen. Het aanvoeren van zuurstof en voeding, het afvoeren van koolzuurgas en afvalstoffen gebeurt in het lichaam via de bloedstroom. In een Lab on a chip kan die bloedstroom nagemaakt worden in een kanaaltje dat net zo klein gemaakt kan worden als een haarvaatje. Het bewegen van het bloed, of bewegen van lucht, geeft de mechanische veranderingen waar de cel op reageert.
In het eerste deel van het arrangement wordt uitgelegd hoe Lab on a chip werkt, en welke prinicipes in verschillende biomedische toepassingen gebruikt worden.
Het tweede deel gaat in op de manier waarop biomedisch onderzoek gebruik maakt van Lab on a chip. Je komt daar meer te weten over de thema's waar biomedisch onderzoekers momenteel mee bezig zijn. Je zult in het ziekenhuis nu nog geen kunstnier met levende niercellen kunnen krijgen. Over tien jaar zou dat wel eens heel anders kunnen zijn.