De inQuiQ® werd in juni 2024 gelanceerd door Delta Life Science. Met dit handzame apparaat kan de binding van moleculen worden gemeten – zeer nauwkeurig, realtime en gelijktijdig voor verschillende moleculen in meerdere monsters. Hiermee kan bijvoorbeeld medicijnonderzoek significant worden versneld, en wel tegen lagere kosten. Sioux Technologies ontwikkelde het gehele systeem, maar liefst binnen 9 maanden, en heeft er inmiddels al 10 gebouwd.
Door: Bert de Swart, Systeem Architect bij Sioux en Siddharth Seth, Senior Project Manager bij Sioux (vlnr op foto)
Delta Life Science uit Rotterdam ontstond in maart 2018 als spin-off van TNO en kwam voort uit zo’n 10 jaar onderzoek naar biosensortechnologie bij de optics-afdeling van dit kennisinstituut. Inmiddels is het eerste product van het bedrijf verkrijgbaar - de inQuiQ - met als core Delta’s Nanophotonic Evanescent field Sensing (NES)-technologie.
Lokale brekingsindex
In de inQuiQ wordt licht in nanoschaal lusvormige golfgeleiders geleid. Deze zijn in een fotonische chip geïntegreerd waarop antilichamen kunnen worden aangebracht. Wanneer de biomoleculen die worden getest - bijvoorbeeld eiwitten, DNA, kleine moleculen of peptiden - zich hieraan binden, verandert de lokale brekingsindex. Dit beïnvloedt de resonantiefrequentie van de lichtresonatoren. Door die verandering extreem nauwkeurig te meten kan onder andere de mate van een chemische verbinding worden bepaald.
Regenereerbare sensorchips
De technologie van Delta Life Science is baanbrekend. De inQuiQ kan in één run tot 10 monsters analyseren, met flows door 4 kanalen. Die bevatten ieder 4 onafhankelijke sensoren. In totaal zijn dus maximaal 16 metingen per chip mogelijk. Andere unieke features betreffen onder meer regenereerbare sensorchips en dat metingen slechts monsters van 10 tot 25 microliter vereisen. Bovendien is het apparaat zeer compact, betaalbaar en breed inzetbaar: voor fundamenteel onderzoek, kinetische screening van geneesmiddelen, antistofkarakterisering, voedselveiligheidstesten…
Factor 4 versnellen
Delta Life Science begon in 2022 met de doorontwikkeling van zijn technologische concept. De inQuiQ moest onderzoek minstens 4 keer versnellen ten opzichte van reeds bestaande technologieën, de total cost of ownership (aanschaf en gebruik gedurende de levensduur van het apparaat) moest een factor 5 lager zijn. Het jaar daarna schakelde het Sioux in om van papier naar een werkend apparaat te komen, hoog sensitief en kostenaantrekkelijk.
Impact maken
Zoals altijd begon ook dit partnerschap met het presenteren van een lijst van vereisten. Bij Sioux kijken we dan of we het willen doen en wat we kunnen toevoegen. Daar zijn doorgaans meerdere gesprekken voor nodig. Daarin vormen we onder andere een goed begrip aangaande de technologie en de voorliggende opgave om te bepalen hoe we het beste kunnen helpen. Daarnaast moet een project bij ons passen. Sioux wil impact maken, ook maatschappelijk. Om de opdracht binnen te halen moesten we vervolgens natuurlijk een goed aanbod doen. In dit geval vielen alle puzzelstukken op hun plaats.
Tijd en geld
Sioux werkt als ontwikkel- en productiepartner voor gerenommeerde grote ondernemingen, maar ondersteunt ook bedrijven die de stap naar de markt nog moeten zetten. In dat laatste geval zijn een gebrek aan tijd en geld doorgaans een uitdaging. Sioux kan daarbij het verschil maken, bewees dat al vele malen en wederom in het project voor Delta Life Science. We voerden onder meer gedetailleerde conceptstudies uit, beperkten de risico’s van de belangrijkste functionaliteiten via Functional Mock-ups (FUMO) en ontwikkelden de inQuiQ in 9 maanden. Maar dat ging natuurlijk niet vanzelf.
Formaatje koelkast
De technologie van Delta Life Science is complex; als het allemaal gemakkelijk was, zou het bedrijf niet bij Sioux aankloppen. De uitdagingen waren legio. Het apparaat moet natuurlijk smoelen, er mooi uitzien. De grote opgave betrof echter allereerst de gewenste omvang. Waar de huidige instrumenten die de binding van moleculen meten, zoals Surface Plasmon Resonance (SPR-)systemen, formaatje koelkast zijn, neemt de inQuiQ niet meer dan het oppervlak van een A3 in en is die slechts 35 centimeter hoog. Je kunt het dus gewoon op een bureau plaatsen. Desondanks bevat het vele componenten zoals camera’s, lenzen die laserlicht focussen en bewegende onderdelen.
Vloeistofstromen
De inQuiQ zit boordevol technologie, wat een ontwerpuitdaging op zichzelf is, onder andere met het oog op de benodigde hoogwaardige sensoriek, optiek, bewegende onderdelen en warmtehuishouding. Daarnaast moet het systeem mechanisch tot op de micrometer nauwkeurig werken. De fotonische chip moet op temperatuur worden gehouden om het chemische proces optimaal te kunnen waarnemen. De vloeistofstromen met de te onderzoeken samples die naar de chip worden gevoerd – we hebben het dan over microliters – moeten een constante snelheid hebben, wat onder meer hoge eisen stelt aan de vloeistofpompen.
1000 metingen
Naast de hardware ontwikkelde Sioux tevens het Linux-softwareplatform dat de inQuiQ aanstuurt. Dat gebeurt ontzettend snel. Het systeem verricht meer dan 1000 metingen per seconde en verwerkt die in iedere seconde tot een nieuw meetpunt. Daar is de elektronica ook op afgestemd. Alle technologie werkt kortom optimaal samen dankzij onze integrale aanpak, wat tevens zorgde voor de nodige snelheid in ontwikkeling, testing, validatie en prototyping, inclusief het organiseren van de supply chain.
Grotere volumes
Sioux leverde het eerste exemplaar van de inQuiQ exact op tijd uit – 29 juni 2024 op de ‘launch party’. Inmiddels staat de teller op 10 stuks. Die zijn gemaakt door onze R&D-assemblageafdeling. De volgende 11 exemplaren van deze Alpha-serie zullen worden gebouwd zodra de opdracht binnen is. Wanneer we daarmee starten, hangt af van het commerciële succes van Delta. Daarnaast wordt alweer gewerkt aan een tweede versie. Welke rol Sioux daarbij gaat spelen is nog niet bepaald.
Volle breedte
Wat het partnerschap tussen Delta Life Science en Sioux ook gaat brengen, ons eerste project was prachtig. De inQuiQ biedt een oplossing voor de beperkingen van huidige biosensorsystemen; de impact op medicijnontwikkeling, diagnostiek en life science-toepassingen is wezenlijk. Wij hebben dat mede mogelijk gemaakt door de inzet van onze vele competenties. Wat we daarbij hebben geleerd, nemen we zoals altijd weer mee in volgende projecten, ook voor partijen die andere markten bedienen.
