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24.03.2009

Test diagnostici di carta

George Whitesides ha creato un esame diagnostico cartaceo semplice ed economico.

di Kristina Grifantini |
Strumenti diagnostici con bassi costi di produzione e facili da usare, soprattutto nelle aree rurali, potrebbero salvare migliaia di vita nelle zone più povere del mondo. Per produrre questi dispositivi, George Whitesides, professore della Harvard University, sta mettendo insieme la microfluidica avanzata con una delle tecnologie più vecchie al mondo: la carta. Il risultato è un esame semplice e versatile che può analizzare piccole quantità di urina o sangue per scoprire malattie infettive o disturbi cronici.
I congegni si presentano sotto forma di quadrati di carta più o meno delle dimensioni dei francobolli. Il bordo del quadrato viene immerso in un campione d’urina o premuto su una goccia di sangue, in modo tale che il liquido passi attraverso i canali e finisca nei pozzetti di analisi. A seconda delle sostanze chimiche presenti, nei pozzetti si verificano reazioni differenti, facendo di volta in volta diventare la carta blu, rossa, gialla o verde. Un sistema di riferimento permette di interpretare i risultati.
I quadrati si avvalgono della naturale capacità della carta di assorbire rapidamente i liquidi, evitando di dover ricorrere a pompe e altri componenti meccanici tipici dei dispositivi microfluidici. Il primo passo per produrre i dispositivi consiste nel creare minuscoli canali, circa un millimetro di larghezza, che indirizzano il fluido ai pozzetti d’analisi. Whitesides e i suoi collaboratori impregnano la carta con una gelatina fotosensibile; la radiazione ultravioletta induce i polimeri della gelatina a formare un reticolo e diventare rigidi, dando vita a profondi pozzetti impermeabili dovunque arrivi la luce. I ricercatori possono persino creare i canali e i pozzetti semplicemente facendo un disegno sulla carta con un evidenziatore nero e lasciandolo alla luce del sole. “Il nostro compito è definire la struttura del flusso del fluido su un foglio, sfruttando il fatto che, se la carta è della giusta qualità, il fluido si indirizza da solo verso i canali”, afferma Whitesides. Ogni pozzetto viene trattato con una soluzione differente che reagisce con molecole specifiche del sangue o dell’urina per provocare un cambiamento di colore.
La carta è facilmente bruciabile, rendendo sicuro il processo di eliminazione dei test effettuati. La diagnostica su carta già esiste (come nel caso dei test di gravidanza), ma il sistema di Whitesides ha un importante vantaggio: un singolo quadrato può avere diverse reazioni, rendendolo potenzialmente in grado di diagnosticare una vasta gamma di malattie. Inoltre, le sue dimensioni modeste implicano che gli esami del sangue richiedono solo un piccolo campione, prelevabile anche con la semplice puntura di un dito.
A oggi, Whitesides sta preparando un test per diagnosticare problemi epatici, come è indicato dai livelli elevati di alcuni enzimi nel sangue. Nei paesi con sistemi sanitari avanzati, chi prende particolari farmaci viene sottoposto regolarmente a esami del sangue per evidenziare i danni al fegato che i farmaci possono provocare. Ma i cittadini che non godono di accesso costante all’assistenza medica non possono sfruttare questa possibilità; un esame su base cartacea può offrire loro gli stessi margini di sicurezza. Whitesides vuole anche sviluppare esami per le malattie infettive, come la tubercolosi.
Per diffondere la tecnologia, nel 2007 Whitesides ha fondato insieme ad altri la Diagnostics for All, un’organizzazione senza scopo di lucro di Brookline, nel Massachusetts. È sua intenzione promuovere i test sul funzionamento epatico in un paese africano entro la fine di questo anno. Il gruppo di Whitesides spera che persone con un limitato periodo di formazione medica saranno in poco tempo in grado di somministrare i test e fotografare i risultati con un telefono cellulare. L’obiettivo finale è un centro in cui tecnici e medici possano valutare le immagini e consigliare eventuali terapie.
“Si tratta del congegno più facile da usare che abbia mai visto”, afferma Albert Folch, un professore associato di bioingegneria dell’Università di Washington, che si occupa di microfluidica. “L’aspetto più sorprendente è la capacità di aver creato strutture gelatinose all’interno della carta. Allo stesso tempo, la porosità della carta agisce come la più potente pompa del pianeta”.
Di recente, i ricercatori di Harvard hanno prodotto chip su carta in apparecchi diagnostici tridimensionali disponendoli a strati con pezzi forati di nastro impermeabile. Una goccia di liquido può muoversi lungo i canali e nei pozzetti sul primo foglio, diffondersi attraverso i buchi del nastro e reagire nei pozzetti d’analisi sul secondo strato di carta. La capacità di realizzare molti altri esami e di provocare reazioni a due fasi con un singolo campione permetterà al congegno di rivelare malattie (come la malaria o l’HIV) che richiedono analisi molto più complesse, come quelle che usano gli anticorpi. I risultati sono disponibili in un intervallo temporale che va dai 5 minuti alla mezzora, a seconda del test.
I ricercatori sperano che la versione avanzata del test sia prodotta in serie utilizzando la stessa tecnologia di stampa dei giornali. Il costo dei materiali dovrebbe andare dai 3 ai 5 centesimi di dollaro. A questo prezzo, sostiene Folch, gli esami “avranno un grande impatto sull’assistenza medica soprattutto nelle regioni dove i trasporti e l’accesso all’energia si presentano difficili”.
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Commenti

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di .
2014-10-30 10:42:18
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di cler
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