Laboratorio diagnostico portatile per test automatizzati nelle fasi iniziali di una pandemia (Video)

I ricercatori dell’Università della California a Los Angeles (UCLA), utilizzando un gran numero di magneti delle dimensioni di una capocchia di spillo all’interno di un kit di laboratorio portatile e completo (vedi immagine), hanno sviluppato una tecnologia che potrebbe aumentare significativamente la velocità e il volume dei test sulle malattie, riducendo al contempo i costi e l’utilizzo di scarse forniture.
I test automatizzati possono essere facilmente fabbricati, distribuiti ed eseguiti tempestivamente in uno studio medico, in una clinica o in siti di test di massa negli aeroporti e nelle scuole all’insorgere di qualsiasi malattia infettiva importante.
Il team di ricerca guidato dall’UCLA è stato motivato dalla mancanza di un accesso equo ai test durante i primi mesi della pandemia Covid-19, quando solo pochi laboratori clinici erano autorizzati a eseguire i test. La scoperta tecnologica potrebbe aiutare le autorità a prepararsi meglio a future pandemie, decentrando i test e massimizzando l’uso delle risorse.
Lo studio dell’Università della California a Los Angeles (UCLA) pubblicato nella rivista Nature è stato condotto dai ricercatori Dino Di Carlo (professore di bioingegneria) e Sam Emaminejad (professore associato ingegneria elettrica e informatica), illustra il funzionamento del kit di laboratorio, include i risultati di uno studio clinico su campioni di individui che hanno manifestato i sintomi del Covid-19.
I ricercatori hanno evidenziato che più di 100 risultati di test effettuati con il kit di laboratorio sono stati confrontati con gli stessi campioni testati per il Covid-19 utilizzando la diagnosi molecolare basata sulla Reazione a catena della polimerasi (PCR) eseguita nell’ambito delle cure cliniche di routine del sistema sanitario denominato UCLA Health collegato a numerosi ospedali.
Sam Emaminejad ha dichiarato:
«La nostra tecnologia di laboratorio portatile potrebbe aiutare a superare alcune delle barriere della scarsità e dell’accesso ai test, soprattutto nelle fasi iniziali di una pandemia, quando è cruciale controllare la diffusione della malattia. Oltre al suo potenziale per affrontare i problemi legati alla scarsità delle forniture e all’elevata domanda, potrebbe essere ampiamente adattato per testare molti tipi di malattie sul campo e con una qualità da laboratorio».
Il kit di laboratorio ultrasensibile dei ricercatori utilizzando un circuito stampato che controlla una serie di dischi magnetici mobili delle dimensioni di un millimetro, noti come “ferrobot”, per trasportare i campioni attraverso il flusso di lavoro diagnostico di un test di amplificazione degli acidi nucleici (NAAT), è stato in grado di rilevare la presenza di materiale genetico di un virus, in questo caso il virus SARS-CoV-2 che causa il Covid-19. Le fasi di separazione, selezione, miscelazione e amplificazione dei campioni sono tutte automatizzate ed eseguite a livello miniaturizzato all’interno del kit.
Dino Di Carlo ha dichiarato:
«Il design compatto di questa piattaforma e la gestione automatizzata dei campioni consentono una facile implementazione dei Pool Test dove è possibile analizzare decine di campioni di pazienti allo stesso tempo, con gli stessi materiali attualmente necessari per analizzare un solo paziente, ad esempio, potresti testare gli studenti in un’intera residenza universitaria con solo poche dozzine di kit di test».
Progettando il kit per l’analisi in Pool Test (test rapido di immunofluorescenza microfluidica per il rilevamento qualitativo dell’antigene della proteina nucleocapsidica in un massimo di 5 campioni aggregati prelevati con tampone nasale e nasofaringeo da soggetti con sospetto di Covid-19 o da soggetti asintomatici), il sistema richiede reagenti chimici in minor quantità, rispetto a quelli necessari per analizzare i campioni singolarmente.

Il team di ricercatori hanno evidenziato che nello studio sono stati combinati e analizzati contemporaneamente fino a 16 campioni: se il Pool Test dava un risultato positivo, i test successivi si svolgevano automaticamente all’interno della stessa piattaforma fino all’identificazione dei campioni effettivamente positivi (vedi video). L’intero processo richiedeva dai 30 ai 60 minuti, a seconda della presenza di campioni positivi. Grazie alla miniaturizzazione del test e alle capacità di test aggregati della tecnologia, i costi dei reagenti chimici possono essere ridotti da 10 a 300 volte.
La piattaforma oltre alla possibilità di testare diverse malattie contemporaneamente, offre anche precisione e una robusta automazione, per esempio, in un Pool Test con 16 campioni, più di 300 operazioni di laboratorio, tra cui la miscelazione e lo smistamento, sono state automatizzate dai dischi magnetici mobili (ferrobot), ovvero più di 3.000 movimenti individuali, o attuazioni. I ricercatori negli studi sull’affidabilità, hanno dimostrato che i “ferrobot” potevano eseguire più di 8 milioni di eventi di attuazione senza errori.

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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