Miljoenen mensen doneren elk jaar bloed, waardoor talloze levens worden gered. Nadat de bloeddonatie is voltooid, worden het plasma en de witte bloedcellen gescheiden en is de resterende rode bloedcelsuspensie het meest gebruikte bloedtransfusieproduct in de klinische praktijk. In de meeste landen kan het in vloeibare vorm maximaal 42 dagen bij lage temperaturen worden bewaard.
Rode bloedcellen ondergaan echter geleidelijk structurele veranderingen tijdens het koude opslagproces, het celmembraan wordt kwetsbaar en verschillende schadelijke metabolieten hopen zich op, waardoor de bloedkwaliteit afneemt. Daarom worden rode bloedcellen doorgaans na zes weken niet meer geschikt geacht voor transfusie. Wat zelfs nog lastiger is, is dat zelfs onder dezelfde bewaaromstandigheden en -tijd de rode bloedcellen van verschillende bloeddonoren in verschillende snelheden "verouderen". De kwaliteitsvermindering ervan wordt beïnvloed door vele factoren, zoals de metabolische status, levensstijl, gewicht, geslacht en leeftijd van de donor, en varieert sterk. Deze individuele verschillen zijn in ziekenhuizen en bloedcentra vaak lastig tijdig te signaleren. De belangrijkste reden is het ontbreken van een testmethode voor de bloedkwaliteit die snel en goedkoop is en vóór de transfusie in de eerstelijns klinische praktijk kan worden gebruikt.
Onderzoekers van de Universiteit van Colorado Boulder en het Anschutz Medical Center van de Universiteit van Colorado hebben onlangs een compact, goedkoop en gebruiksvriendelijk nieuw detectieapparaat ontwikkeld, in de hoop een oplossing te bieden voor de bovengenoemde problemen. Het team voorziet dat dit apparaat in de toekomst kan worden omgezet in een ‘chip’ ter grootte van een munt, die rechtstreeks in een smartphone kan worden gestoken en in ongeveer twee minuten testresultaten kan leveren via de camera van de telefoon en de ondersteunende applicatie, waardoor directe beoordeling aan het bed mogelijk is.
Het werkingsprincipe van deze chip is gebaseerd op akoestische microfluïdische technologie. Op het oppervlak van de chip zijn elektroden aangebracht. Wanneer er stroom doorheen gaat, worden op de bovenste laag akoestische oppervlaktegolven gegenereerd die lijken op geluidsgolven, die inwerken op een kleine druppel bloed die op het oppervlak van de chip wordt geplaatst. Onder invloed van akoestische golven zullen rode bloedcellen trillen en geleidelijk opwarmen totdat de cellen scheuren, wat overeenkomt met een ‘miniatuurstresstest’ op rode bloedcellen: hoe sneller ze scheuren, hoe kwetsbaarder de rode bloedcellen zijn en hoe slechter de algehele kwaliteit van het bloed.
In het experiment testten de onderzoekers gedurende een bewaarperiode van 42 dagen wekelijks bloedmonsters van meerdere gezonde bloeddonoren. De resultaten laten zien dat naarmate de bewaartijd wordt verlengd, de rode bloedcellen van sommige donoren zullen scheuren bij lagere temperaturen en eerdere tijdstippen, en dat de kwaliteit aanzienlijk zal zijn afgenomen voordat de officiële 'vervaldatum' wordt bereikt. Hieruit blijkt dat uitsluitend vertrouwen op een uniforme houdbaarheid niet voldoende is om de werkelijke status van elke zak bloed op een specifiek tijdstip accuraat weer te geven.
Om te bevestigen of akoestische trillingen essentieel waren, probeerde het team ook de thermische breuk van rode bloedcellen waar te nemen door middel van nauwkeurige temperatuurcontrole alleen, en deze te vergelijken tussen verschillende donoren en verschillende tijdstippen. Uit de studie bleek dat verwarming alleen de verschillen in de eigenschappen van rode bloedcellen tussen donoren niet effectief kan onderscheiden zonder daar akoestische trillingen aan toe te voegen. Na toevoeging van akoestische trillingen kunnen deze verschillen echter duidelijk worden weergegeven.
De onderzoekers merken op dat deze techniek aantoont dat de kwaliteit van rode bloedcellen wordt beïnvloed door zowel de opslagduur als individuele biologische verschillen. Zodra bloedzakken van mindere kwaliteit vóór de transfusie kunnen worden geïdentificeerd, kunnen ziekenhuizen prioriteit geven aan het zo snel mogelijk gebruik ervan, waardoor het gebruik van bloedbronnen wordt verbeterd en patiënten een betere behandelingszekerheid wordt geboden. Tegelijkertijd wordt verwacht dat dit soort tests artsen ook zal helpen voorspellen hoe de rode bloedcellen van de ontvanger na de transfusie in het lichaam zullen presteren, waardoor beslissingen over bloedtransfusies worden geoptimaliseerd.
Momenteel moet er nog veel werk worden verzet voordat deze methode op grote schaal in ziekenhuizen wordt toegepast, waaronder verdere verificatie, technische verbeteringen en integratie met bestaande bloedtransfusieprocessen. In de toekomst hoopt het onderzoeksteam de toepassing op deze basis uit te breiden, dezelfde technische route te gebruiken om meerdere factoren te detecteren die de bloedcellen of specifieke eiwitniveaus in het bloed beïnvloeden, en meer point-of-care diagnostische hulpmiddelen te ontwikkelen. Het relevante onderzoekspaper is gepubliceerd in het laatste nummer van het tijdschrift "Lab on a Chip", en de onderzoeksopdracht is vrijgegeven door de University of Colorado Boulder.