Uit EU-onderzoeksprojecten komen de prachtigste concepten voort. Als het eindrapport is gepubliceerd, moeten de partners samen aan de slag om hun ideeën te vertalen naar een concrete toepassing. Omdat het er vaak niet van komt, worden mooie ontwikkelingen in de kiem gesmoord. Mede-eigenaar Eric Smith van BioVolt is vastbesloten dit met de uitkomsten van het Foodsnifferproject niet te laten gebeuren. Hij werkt nu met voornaamste partner Lionix uit Enschede, specialist in geminiaturiseerde vloeistoftestsystemen, aan de realisatie van een chip. Daarmee moeten producten zoals druiven, wijn, bier en melk op de ‘boerderij’ of in het veld in een paar handelingen te testen zijn op een x-aantal parameters. Bijvoorbeeld op stoffen als mycotoxinen, allergenen en pesticiden, maar denkbaar zijn ook andere contaminanten die via een bindingsreactie koppelen aan specifieke biomoleculen. Het principe is simpel: de boer of teler brengt een druppeltje van het product aan op een kleine elektronische sensor en krijgt via de app op de smartphone een melding over de eventuele aanwezigheid van schadelijke stoffen. Het grote voordeel is dat er al aan de bron een voedselveiligheidsanalyse kan worden gedaan.

Proof of concept

Het blijkt echter knap lastig een robuuste, betrouwbare en betaalbare applicatie te ontwikkelen. Twee jaar geleden nog verkondigden de partners uit zeven Europese landen dat de toepassing van het Europese project Foodsniffer binnen twee jaar operationeel zou zijn. Dat bleek te optimistisch. Er is op dit moment wel een compleet prototype dat analytisch de nauwkeurigheid van een gespecialiseerd laboratorium benadert. Samen met Paul Smit heeft Eric Smith namens het Nederlandse Trustfood, dat medeoprichter van het project en exploitationmanager is, BioVolt opgericht. Zij spannen zich in om de proof of concept technisch vorm te geven en marktrijp te maken.

De eerste aanzet is er. Vers uit de laboratoria van de Griekse partner Demokritos toont Smit het prototype van een silicium sensorchip voor eenmalig gebruik. Die bevat microkanalen waar het gelabelde monster doorheen stroomt. Dat passeert op zijn weg specifieke biomoleculen die een binding kunnen aangaan. Is er een match, dan zullen de twee zich volgens het slot-sleutelprincipe aan het monster hechten. Met optische interferometrie kan vervolgens een signaal worden gegeneerd. Dit meetresultaat moet dan op een smartphone verschijnen in de vorm van bijvoorbeeld een mycotoxine-concentratie, een pesticidengehalte of het aantal deeltjes allergenen per volume-eenheid. De software vertelt de gebruiker of de gehaltes in orde zijn of dat er sprake is van een overschrijding. Toegang tot de informatie is ook direct mogelijk via een beveiligde internetverbinding.

Local sourcing

Door de microchips in massa te produceren, zou deze lab-on-a-chip een snel en goedkoop alternatief moeten bieden voor dure en tijdrovende laboratoriumanalyses. Zo’n test kan volgens Smith grote voordelen bieden bij het bewaken van de veiligheid van de voedselketen. Er kan immers aan de bron bemonsterd worden. “Dat past in de trend naar local sourcing”, zegt hij. “Supermarktorganisaties willen direct handel drijven met de telers en kunnen met dit soort testen op locatie de informatieverstrekking over producten aan de consument verbeteren. Zo’n kwaliteitsslag vraagt om een intensieve controle op onder meer maximale residuniveaus van pesticiden. Dan wil je als opdrachtgever niet een week wachten op een testresultaat uit een lab. In een korte keten is het zaak dat direct kan worden gemeten, of liever nog periodiek kan worden gemonitord.”

Magicbox

Volgens Smith hebben retailers nu geen zicht op wat zich bij boeren en telers afspeelt. “Het gaat er niet veel anders toe dan in de tijd van de oude Egyptenaren. Fruit komt op de markt, maar de controle is niet transparant. Het EU-snifferproject moest die transpa rantie wel gaan bieden. Hiervoor is gebruiksvriendelijke technologie nodig om de kwaliteit te bewaken. Technologie die overal werkt en waarin ook de monstervoorbereiding is verwerkt. Het homogeen mengen van het monster bijvoorbeeld. Soms is een extractie nodig om de pesticiden aan de matrix onttrekken, anders wordt er niets gemeten. Omdat we de drempel laag willen houden, moeten we ook dit automatiseren. Voor de analyse moet geen expertise nodig zijn.” Hoe analyseer je bijvoorbeeld een druif in de wijngaard? “Een druif is relatief simpel, maar moet eerst worden uitgeperst voor dat druppeltje monster. En wat wil je meten? Suikers? Relatief eenvoudig of pesticiden? Dan moet veel meer chemie worden geïntegreerd. Per product, per analyse moet dus een toepassing worden ontwikkeld. Dat is moeilijk uit te leggen aan retailers. Vaak willen zij een magicbox, een etiket dat op het product geplakt kan worden en dat alle relevante informatie verschaft over product en veiligheid en dat voor slechts twee cent per label. Vergeet ook niet de monsterselectie. Die moet represen tatief zijn. Hiervoor moeten protocollen worden opgesteld.”

Level TLR 4/5

Dit soort testen buiten het lab kunnen niet tippen aan laboratoriumanalyses op hightech apparatuur. Smith ziet dat echter niet als een probleem. “We hoeven geen labgevoeligheid te hebben; het is screening. Is het een twijfelgeval, dan laat je sowieso een analyse doen in een gecertificeerd laboratorium.” Gevoeligheid is slechts een van de uitdagingen. “Uit samenwerking met partners weten we dat de monstervoorbereiding cruciaal is. Het resultaat is zo goed als de uitvoering daarvan. Daarom onderzoeken we nu in de markt of er al geautomatiseerde oplossingen zijn die ook geschikt zijn voor microfluidica. We gaan nu met deze chip van Demokritos de commerciële fase in vanuit het idee dat het niet bij een idealistisch onderzoeksprogramma moet blijven. We zitten nu in de fase van technological readiness: level TLR 4. We moeten naar TLR 6. Dit vraag om samenwerking in ontwerp, engineering en productie, want we willen naar massafabricage. Hiervoor zoeken we nog partners. Een nieuwe subsidieronde ingaan is een mogelijkheid, maar binnen al die EU-frames is de kans erg klein om geld los te krijgen voor de realisatie van een uitvinding.”