Per i pazienti che necessitano di sangue, è fatalmente importante che ricevano il tipo giusto. Ecco perché i medici danno spesso ai pazienti del pronto soccorso sangue di donatori universali, piuttosto che aspettare i risultati di un esame del sangue. Gli esami del sangue richiedono molto tempo per essere elaborati, sono costose, e lasciare spazio all'errore umano:mettere una fiala di sangue nella rastrelliera sbagliata, etichettandolo male, o inviare il grafico alla stanza sbagliata. Se gli esami del sangue potessero essere gestiti direttamente nel punto di cura, potrebbe rivoluzionare la diagnosi e il trattamento.

Per rinnovare il modo in cui vengono somministrati gli esami del sangue, I ricercatori della Carnegie Mellon University hanno creato un dispositivo point-of-care che utilizza le onde sonore per separare le cellule del sangue. Il dispositivo, sviluppato dalla ricercatrice post-dottorato in ingegneria civile e ambientale (CEE) Erin Dauson, professori CEE Kelvin Gregory e Irving Oppenheim, e Professore Associato di Ingegneria Chimica Kris Dahl, ha il potenziale per consentire ai medici di eseguire esami del sangue nella stessa stanza del paziente.

Il dispositivo portatile, in plexiglas, contiene un minuscolo canale che scorre ad angolo. Su entrambi i lati del canale, i cristalli di titanato di zirconato di piombo (PZT) vibrano quando eccitati con una tensione elettrica, creando onde bulk che si propagano nel canale. Le onde sonore applicano una forza alle particelle che fluiscono attraverso il canale, causando la separazione delle particelle in base alle dimensioni, forma, e comprimibilità.

Per esempio, un globulo rosso (RBC) seguirà lo streamline, o la direzione in cui scorre il fluido, anche se il flusso curva ad angolo. Ma i globuli bianchi, perché sono più grandi dei globuli rossi, vengono spinti con più forza e vengono deviati fuori dalla linea di flusso in una linea separata.

"Vogliamo integrare gli attuali metodi di analisi del sangue con un'opzione point-of-care utilizzando questo dispositivo, " dice Dauson. "Stiamo cercando di affrontare alcuni dei limiti dei metodi attuali applicando il nostro dispositivo ad applicazioni di tipizzazione del sangue e emocromo completo".

Gli attuali metodi per separare le cellule richiedono l'aggiunta di tag molecolari che modificano le cellule e ne limitano gli usi per ulteriori studi. Con questi metodi, i ricercatori possono separare solo uno o due tipi di cellule alla volta. A differenza dei metodi attuali, il dispositivo creato dai ricercatori della Carnegie Mellon non altera in alcun modo la composizione della cellula. E richiede solo una piccola quantità di sangue per completare un test.

Con questa tecnologia, i medici potevano somministrare l'emocromo o il test del gruppo sanguigno direttamente nei loro uffici, con una sola goccia di sangue. Una volta perfezionato il dispositivo, può anche essere prodotto a buon mercato in grandi quantità.

"Ci sono una varietà di applicazioni che stiamo toccando, " dice Gregory. "Ma alla fine si tratta di diagnosi. Stiamo parlando di una puntura di sangue invece di prelevare cinque millilitri di sangue da un'arteria. Volume molto basso e diagnosi molto rapida, portando a decisioni più rapide sul trattamento".

Con il loro nuovo design del dispositivo, il team di ricerca ha aperto le porte a soluzioni efficienti, poco costoso, e analisi del sangue minimamente invasive. Il team continuerà a ottimizzare il dispositivo prima di intraprendere strade per la commercializzazione dello strumento.