Gravità

4 agosto 2023 Conn Hastings Diagnostica, Medicina

I ricercatori della Duke University hanno sviluppato un dispositivo microfluidico alimentato dalla gravità destinato all’uso come tecnologia diagnostica in aree con scarse risorse. La microfluidica ha un enorme potenziale per la diagnostica presso il punto di cura, ma l’inclusione di minuscole pompe e altri componenti elettronici sofisticati aumenta notevolmente la complessità e il costo di tali dispositivi. Nel tentativo di sviluppare un'alternativa a basso costo, questi ricercatori si sono rivolti alla gravità come mezzo per spostare le gocce attorno ai minuscoli canali all'interno di un dispositivo, utilizzando macchie di reagenti essiccati per influenzare il test e diverse aree ricoperte da superfici specializzate rivestimenti per influenzare il percorso delle gocce e la loro velocità. I ricercatori sperano che la tecnologia possa sbloccare la diagnostica presso il punto di cura per coloro che vivono nelle aree più remote e con poche risorse.

La microfluidica rappresenta un punto di svolta, poiché consente di eseguire su un minuscolo chip test diagnostici biomedici complessi, che in precedenza avrebbero richiesto apparecchiature di laboratorio costose e ingombranti. Alcune delle persone destinate a trarre il massimo vantaggio da questa rivoluzione nella miniaturizzazione vivono in aree con scarse risorse, senza un facile accesso a ospedali e cliniche. Tuttavia, a meno che tali tecnologie non siano anche a basso costo, potrebbero essere ancora fuori dalla portata di molte di queste persone.

Con questo in mente, questi ricercatori hanno creato un sistema microfluidico a basso costo che si basa sulla gravità invece che sulle pompe, e che secondo i ricercatori potrebbe essere creato in modo molto semplice, anche scolpendo canali in un blocco di legno. "L'eleganza di questo approccio sta tutta nella sua semplicità: puoi utilizzare qualunque strumento tu abbia per farlo funzionare", ha affermato Hamed Vahabi, uno degli sviluppatori della nuova tecnologia. "In teoria potresti anche semplicemente usare una sega a mano e tagliare i canali necessari per il test in un pezzo di legno."

Tali tecnologie implicano lo spostamento di goccioline attorno a piccoli canali, inclusi campioni biologici e reagenti che rendono possibile l’analisi. Alcuni utilizzano l’azione capillare per spostare le goccioline, ma raramente questo è sufficiente per far funzionare il test, richiedendo minuscole pompe elettriche come supplemento che aumentano drasticamente il costo della tecnologia.

"La maggior parte dei dispositivi microfluidici necessita di qualcosa di più delle semplici forze capillari per funzionare", ha affermato Ashutosh Chilkoti, un altro ricercatore coinvolto nello studio. “Questo approccio è molto più semplice e consente anche di progettare e gestire percorsi fluidi molto complessi, cosa non facile o economica da realizzare con la microfluidica”.

Invece, questi ricercatori hanno utilizzato rivestimenti superficiali specializzati per aumentare la “scivolosità” o “appiccicosità” di canali specifici, aumentando la velocità e la tendenza delle goccioline a percorrere i percorsi che avevano progettato. Un dispositivo specializzato in cui è posizionato il dispositivo lo gira di 90 gradi per avviare la corsa delle goccioline alimentata dalla gravità, e un semplice LED e un rilevatore di luce possono leggere i segnali prodotti dal test.

"Abbiamo ideato molti elementi diversi per controllare il movimento, l'interazione, i tempi e la sequenza di più goccioline nel dispositivo", ha affermato Vahabi. “Tutti questi fenomeni sono ben noti nel settore, ma prima nessuno aveva pensato di usarli per controllare il movimento delle goccioline in modo sistematico”.

Guarda un video che mostra la tecnologia qui sotto:

Studio pubblicato sulla rivista Dispositivo: un test point-of-care con goccioline fluidiche guidate dalla gravità

Via: Duke University

Conn Hastings

Conn Hastings ha conseguito un dottorato di ricerca presso il Royal College of Surgeons in Irlanda per il suo lavoro nel campo della somministrazione di farmaci, studiando il potenziale degli idrogel iniettabili per fornire cellule, farmaci e nanoparticelle nel trattamento del cancro e delle malattie cardiovascolari. Dopo aver conseguito il dottorato di ricerca e completato un anno di ricerca post-dottorato, Conn ha intrapreso la carriera nell'editoria accademica, prima di diventare scrittore ed editore scientifico a tempo pieno, combinando la sua esperienza nel campo delle scienze biomediche con la sua passione per la comunicazione scritta.