Luchtkwaliteit, brand, drugs of kanker, hoe handig zou het zijn als je het met één druk op de knop kunt detecteren. Wetenschappers komen steeds dichterbij zo’n draagbaar scanapparaat.

Op dit moment zijn deze apparaten nog te groot en te log om aan je riem te hangen of in de hand te houden. Maar professor Yuze ‘Alice’ Sun van de University of Texas, Arlington (UTA) heeft een onderzoeksbeurs van 550.000 dollar binnengesleept van de National Science Foundation (NSF) om een handzaam scanapparaat te bouwen, dat allerlei gassen kan detecteren in een handomdraai.

Sun, die nog een aantal uitdagingen ziet om aan te werken, is ervan overtuigd dat zulke handscanapparaten in de nabije toekomst veel gebruikt worden door allerlei verschillende mensen, thuis, op het werk, in de gezondheidszorg, bij de natuurbescherming en in de (staats)beveiliging.

Er is de afgelopen twintig jaar grote vooruitgang geboekt op het gebied van micro-gaschromatografie. De tijd lijkt rijp voor de ontwikkeling van een krachtig draagbaar gasanalyse-apparaat. Maar het blijft een grote uitdaging om een efficiënte scheiding van de gassen te bewerkstelligen voor een betaalbare prijs. Alleen dan kunnen overal ter wereld gassen snel en effectief worden gedetecteerd met een handzaam apparaat.

Gasanalyse mobieltje
Het uiteindelijke doel is om een apparaat te maken dat iedereen thuis of onderweg kan gebruiken. De ontwikkeling is enigszins vergelijkbaar met die van de computer: De eerste generatie computers nam een hele kamer in beslag. Daarna deed de desktopcomputer zijn intrede. En nu heeft iedereen die dat wil een razendsnelle computer in zijn broekzak zitten.

De mogelijkheden om het mobiele apparaat in te kunnen zetten zijn talrijk. Mogelijk versnelt dit de ontwikkeling en wordt het een zeer interessant product voor bedrijven om in te investeren en verder uit te werken. Zo denkt Sun dat mensen in de nabije toekomst thuis of ergens anders de luchtkwaliteit kunnen controleren op schadelijke stoffen. Op deze manier kan bijvoorbeeld fijnstof, het zuurstofniveau, maar ook allergenen, waar mensen allergisch op kunnen reageren, worden gedetecteerd door de handscanner.

Brand, beveiliging, controle op ziektes
Brandweerlieden zouden het apparaat mogelijk goed kunnen gebruiken om snel op locatie in te schatten wat voor gassen er vrij zijn gekomen tijdens een uitslaande brand, zodat ze effectiever te werk kunnen gaan. En beveiligers op het vliegveld kunnen snel en zorgvuldig passagiers en bagage scannen op explosieven en drugs. Dit gebeurt nu nog erg omslachtig met papiertjes en een gigantisch apparaat bij de douanecontrole.

In de gezondheidszorg is een belangrijke applicatie het testen van de uitgestoten adem op gasvormige biomarkers gelinkt aan infecties, kanker of andere ziektes. Deze eenvoudige, snelle en uiterst non-invasieve scan zouden mensen ook thuis bij zichzelf kunnen uitvoeren. Dit kan zorgen voor een eerdere diagnose en betere prognose bij ernstige ziektes. Daarnaast scheelt het een hoop tijd, geld en vervelende onderzoeken. Daarom is dit misschien nog wel de meest interessante applicatie van dit toekomstige apparaat.

Enorm potentieel
“Dit project heeft niet alleen de potentie om het leven van vele mensen te verbeteren, maar het neemt ook zo veel minder ruimte in dan de huidige chromatografie-analysemachines”, zegt elektrotechniekprofessor Diane Huffaker. “Het kan zo enorm veel tijd schelen bij het testen, ik kan niet wachten.” Het onderzoek van professor Sun focust onder meer op biosensoren, lenzen, lasers en nanofotonica.

Ze heeft aanvullende beurzen binnengehaald van onder andere het NSF, het Amerikaanse Ministerie van Defensie en het Kankerpreventie en Onderzoeksinstituut Texas met als doel om een all-liquid optofluidic-laser te ontwikkelen die verschillende soorten kanker kan detecteren op een simpele manier in de huisartsenpraktijk.

Dit is maar een van de vele nuttige toepassingen, maar wel een belangrijke: niet meer naar het ziekenhuis hoeven voor ingewikkelde diagnosemethodes scheelt niet alleen veel ongemak, maar ook hoge kosten.