Un'innovazione alla Purdue University potrebbe consentire il rilevamento altamente sensibile di una malattia infettiva come l'HIV o la pertosse utilizzando un sistema a basso costo, automatizzato, test point-of-care simile nella confezione a un test di gravidanza.

Il test cartaceo potrebbe consentire il rilevamento ultrasensibile di agenti patogeni con un'interazione minima dell'utente e senza dover inviare il test a un laboratorio e attendere i risultati.

Jacqueline Linnes, un assistente professore presso la Weldon School of Biomedical Engineering di Purdue, sta sviluppando la tecnologia utilizzando test di amplificazione degli acidi nucleici (NAAT) su carta, che è una tecnica molecolare utilizzata per rilevare un particolare virus o agente patogeno batterico in un campione di sangue, tessuto o fluido corporeo. Altri co-inventori della tecnologia sono Megan Chiu e Rui Shen, due studenti universitari, ed Elizabeth Phillips, Kristin Byers e Orlando Hoilett, studenti laureati, tutto nel College of Engineering di Purdue.

"I NAAT esistenti spesso richiedono l'uso di un grande, strumento ingombrante che contiene complessi, cartucce di plastica stampate a iniezione che possono costare $ 30 o più, più del doppio dei test di laboratorio ad alto rendimento, " ha detto Linnes.

Linnes ha affermato che gli attuali NAAT cartacei pongono dei limiti.

"Altri laboratori di ricerca hanno sviluppato NAAT cartacei che richiedono più, passaggi attivati ​​dall'utente per spostare il campione dalla preparazione all'amplificazione e quindi ai sottosistemi di rilevamento, " Linnes ha detto. "Questi passaggi avviati dall'utente sono punti di potenziale errore che possono provocare la contaminazione del campione e la tempistica incontrollata delle reazioni di amplificazione. Con la nostra tecnologia miriamo a integrare ogni passaggio in un unico, basso costo, processo automatizzato".

Il Linnes Lab è specializzato nello sviluppo di ultrasensibili, basso costo, diagnostica point-of-care sfruttando le proprietà di flusso del fluido di carta e cera. Il Linnes Lab ha sviluppato una tecnologia per stampare valvole di cera-inchiostro che si aprono e si chiudono con riscaldamento localizzato per consentire reazioni in più fasi all'interno di un singolo test su carta.

"La diagnostica point-of-care in un'unica fase, come i test per la gravidanza e la malaria, utilizza l'azione capillare nella carta per spostare i fluidi lungo un percorso di rilevamento, "Ha detto Linnes. "Purtroppo, la maggior parte delle diagnosi di malattia richiede reazioni in più fasi molto più complicate di quelle che questi semplici test cartacei possono eseguire".

La tecnologia in fase di sviluppo consente di stampare su carta i reagenti di amplificazione e di scambiarli per particolari bersagli genici, per rilevare malattie diverse o addirittura rilevare lo stesso agente patogeno e vedere se è resistente agli antibiotici.

L'innovazione combatte il problema di dover incubare l'agente patogeno per un determinato periodo di tempo, quindi spostare il campione in un rilevamento separato, eliminando l'eccessiva interazione dell'utente.

"I NAAT richiedono l'incubazione dell'agente patogeno di interesse per 15-30 minuti, a volte più a lungo prima del rilevamento, " Linnes ha detto. "La nostra tecnologia ha valvole di cera a temperatura controllata che automatizzano la fluidica sulla carta all'interno del dispositivo. Le valvole sono in grado di catturare e incubare il fluido per l'amplificazione. Una volta incubato, le valvole possono essere riscaldate da resistenze stampate sul retro della carta per consentire al fluido di scendere a valle per una prova di flusso laterale. Questo rilevamento finale è facile come visualizzare una linea su un test di gravidanza".

Linnes ha affermato che i singoli componenti del dispositivo sono stati testati con successo.

"Abbiamo testato ogni parte del dispositivo separatamente con risultati positivi. Il nostro obiettivo è eseguire test di integrazione completi quando quest'anno sarà tutto assemblato insieme, " ha detto. La ricerca originale per questo progetto ha ricevuto finanziamenti dalla Bill &Melinda Gates Foundation Grand Challenges per lavorare verso un test della piattaforma per rilevare l'HIV. "Stiamo anche lavorando al rilevamento del colera, una malattia diarroica infettiva e spesso fatale, ad Haiti, così come Bordetella pertussis, che è la pertosse."