Nieuwe biosensoren om levens te redden

De spin-off van de spin-off | Met de nieuwe biosensoren van Helia Biomonitoring, een spin-off van de TU/e kan de medicijndosering automatisch geregeld worden op basis van de conditie van patiënten. Het continu meten van de concentratie van medicijnen in het bloed kan levens redden.

Auteur: Linda Bak, Innovation Origins

Helia Biomonitoring werkt aan de ontwikkeling van nieuwe biosensoren. “Er bestonden al sensoren om continu glucose te meten, wat een uitkomst is voor mensen met suikerziekte”, zegt Menno Prins, mede-oprichter van Helia Biomonitoring. “Maar er zijn nog zoveel meer stoffen die je continu zou willen meten.”

Traditioneel wordt bij patiënten met tussenpozen een sample afgenomen, bijvoorbeeld een buisje bloed. Dat gaat dan naar het laboratorium en dat levert telkens één meetuitslag op. Tussen verschillende meetmomenten zit dan vaak een lange periode. Om behandelingen te verbeteren zou het goed zijn om continu te meten. “Bij patiënten op de intensive care met infecties is het vaak lastig om medicijnen goed te doseren. Een te lage dosering bestrijdt de infectie niet en een te hoge dosering kan toxisch zijn. De dosering moet dynamisch worden aangepast, terwijl de aanpassingen ook nog eens per persoon verschillend zijn. Dat maakt continu monitoren zo belangrijk”, legt hij uit.

Daarnaast kunnen de biosensoren ook gebruikt worden voor het meten van ontstekingsmarkers. “Denk bijvoorbeeld aan het meten van cytokines die ook bij COVID een rol spelen. Een patiënt kan overlijden als het immuunsysteem ontregeld raakt. Als je de ontstekingsstoffen continu zou kunnen meten, kun je hier snel op reageren”, vertelt Prins. De sensoren moeten dan heel nauwkeurig lage concentraties kunnen meten. “Dat is mogelijk, maar er is wel nog veel onderzoek voor nodig”, stelt hij.

Van bedrijf naar universiteit

Prins kwam op het idee om continue sensoren te gaan onderzoeken toen hij nog bij Philips werkte. Het onderwerp was op dat moment nog in de verkennende fase en ver van de markt. Daarom heeft Prins de overstap gemaakt naar de universiteit. “Ik werkte al in deeltijd aan de universiteit en zag dat er bij studenten en stafleden veel interesse was in dit onderwerp. Hier kon ik me voluit verdiepen in de technologische uitdagingen en de toepassingsgebieden”, vertelt hij. “Het bleek dat sensoren op verschillende vlakken heel nuttig kunnen zijn voor de maatschappij.” Inmiddels is het technologische onderzoek goed ontwikkeld, zijn er patenten aangevraagd, is er financiering binnengehaald, en daarna is het bedrijf Helia Biomonitoring opgericht. Dit is inmiddels twee jaar geleden.

Voordat de sensoren ingezet kunnen worden in de gezondheidszorg is er nog veel onderzoek en validatie nodig. Daarom heeft Prins een roadmap opgesteld van de technologie en toepassingen. Het eerste gebied waar de sensor zal worden toegepast is in de voedingsmiddelenindustrie. Met biosensoren van Helia Biomonitoring kunnen industriële processen heel precies gemonitord en automatisch geregeld worden. Prins: “Hierdoor kunnen processen scherper worden afgesteld. Dat zorgt voor een stabiele productkwaliteit, minder afval, en lager energieverbruik.”

Plantaardige eiwitten

Een belangrijk toepassingsgebied is het winnen en zuiveren van eiwitten uit plantaardige bronnen. Steeds meer voedingsmiddelen hebben plantaardige eiwitten als essentiële ingrediënten. Een van deze ingrediënten is aardappeleiwit. Dit eiwit is kwalitatief vergelijkbaar met het eiwit van een kippenei. Om dit eiwit uit aardappels te verkrijgen worden processtappen gebruikt die zo mild mogelijk zijn om de kwetsbare structuur van het eiwit niet te verstoren, terwijl tegelijkertijd bitter smakende stoffen moeten worden verwijderd. “Het continu meten van de biochemische parameters maakt het mogelijk om de processen optimaal te beheersen”, zegt Prins.

Afbeelding: Helia Biomonitoring. De toepassing van de sensoren in een industriële omgeving

TU/e en Helia Biomonitoring hebben financiering toegekend gekregen vanuit het Nederlandse topsectorenbeleid. “Het gaat over drie topsectoren, namelijk Agri-Food, Chemie, en Hightech Systemen en Materialen. Het is bijzonder dat die topsectoren in één project samenkomen”, vertelt Prins. “Hiermee kunnen we echt aan de slag, samen met partners uit de voedingsmiddelensector. We gaan onderzoek doen, prototypes ontwikkelen en testen met de industriële partners.”

Bioreactoren

Een volgende stap op de roadmap is de toepassing van de sensoren voor bioreactoren en fermentoren. “Er komen steeds meer innovatieve productiemethoden die gebruik maken van levende cellen. Het gaat bijvoorbeeld om micro-organismen en dierlijke cellen. Deze worden gebruikt voor de productie van voedingsmiddelen, chemische stoffen, medicijnen, en hele nieuwe producten zoals kweekvlees.” In deze biologische processen is het essentieel om fluctuaties te meten en bij te sturen. Weer een andere toepassing is de inzet van biosensoren in het milieu, bijvoorbeeld voor het monitoren van medicijnresten in afvalwater en oppervlaktewater. Op de roadmap komen medische producten als laatste beschikbaar. “Het ontwikkelen van medische producten kost veel tijd en geld, vanwege de hoge eisen aan patiëntveiligheid, accuraatheid, en gebruiksgemak. Daarom is het verstandig om de sensortechnologie met de andere toepassingen al zoveel mogelijk te ontwikkelen en te valideren.”

Nieuw onderzoek

Hij gaat verder: “De technologie is geschikt voor het meten en regelen van dynamische biologische processen. Met de sensoren kun je stoffen meten en de processen meteen aanpassen.” De stappen die Prins zet om de biosensoren te ontwikkelen zijn gericht op het zorgen voor impact in de maatschappij. De samenwerking met de universiteit is hierbij onmisbaar. Bart Nelissen, Business Developer bij TU/e Innovation Lab, ziet veel waarde in deze samenwerking voor de universiteit. “Door het werk van Helia ontstaan nieuwe ideeën voor onderzoek en voor andere toepassingen. Dit leidt weer tot nieuwe onderzoeksrichtingen op de universiteit”, legt hij uit. “Sommige resultaten kan het bedrijf later weer gebruiken om prototypes of producten te ontwikkelen.”

De samenwerking tussen het jonge bedrijf en de universiteit levert wetenschappelijke onderzoeksprojecten op waarvoor zij gezamenlijk financiering aan kunnen vragen. “De trend is dat je tegenwoordig heel duidelijk de mogelijke impact van het onderzoek moet kunnen aangeven. Met een partij als Helia Biomonitoring aan boord is dat heel concreet en wordt de slaagkans van de onderzoeksaanvraag groter”, legt Nelissen uit. Daarnaast heeft de universiteit ook een aandeel in het bedrijf, maar dat levert volgens de business developer niet meteen inkomsten op. “Dat is meer voor de lange termijn, terwijl de financiering voor gezamenlijke onderzoeksprojecten direct bruikbaar is.”

Onderzoekers als ondernemer

Wat Helia Biomonitoring extra bijzonder maakt, is dat Prins als onderzoeker zelf ook het commerciële deel van de spin-off leidt. “Als een onderzoek zo ver is dat het gecommercialiseerd kan worden, dan hebben we verschillende mogelijkheden”, legt Nelissen uit. De universiteit kan samen met een bestaand bedrijf kijken of zij de technologie kunnen implementeren. Of er wordt een spin-off opgericht. “Dat laatste was bij Helia het geval omdat al vrij snel bleek dat grote bedrijven het nog te risicovol vonden om hiermee aan de slag te gaan”, gaat hij verder.

Prins gaat verder: “We hebben eerst gekeken of een ervaren ondernemer de spin-off zou kunnen leiden. Maar in gesprekken met partners en financiers werd ons duidelijk dat kennis over de technologie essentieel was”, vertelt hij. “Daarom ben ik me erin gaan verdiepen en heb ik besloten de sprong naar het ondernemerschap te maken.” Het ondernemerschap kan soms lastig zijn. “Je moet op verschillende borden tegelijk schaken en met iedereen helder communiceren. Ik heb geleerd om snel experts te raadplegen als ik ergens niet uitkom. Het is echt verrassend hoeveel mensen bereid zijn om een spin-off te helpen.”

Durven

Prins werkt nu één dag in de week voor Helia. “Dat laat zijn durf zien”, zegt Nelissen. “Menno kent zowel de industrie als de universiteit en combineert deze werelden nu om zijn ideeën naar een hoger plan te tillen.” Nelissen geeft aan dat hij onderzoekers stimuleert om te kijken of zij zelf een spin-off kunnen leiden. “Soms is het beter om een extern iemand aan te trekken om een spin-off van de grond te krijgen, maar ik vind dat onderzoekers de kans moeten krijgen om het zelf te doen. Je leert er zo veel van en het inspireert andere onderzoekers om dezelfde stap eens te zetten.”

In 2021 vliegt Helia Biomonitoring uit. Er komt een financieringsronde aan, het bedrijf gaat uitbreiden en is op zoek naar een eigen ruimte. “We willen dicht bij de universiteit blijven, want dat komt de samenwerking ten goede”, zegt Prins. “Het uiteindelijke doel is om met nieuwe sensortechnologieën het leven van heel veel mensen positief te veranderen.”