Un desiderio di un più semplice, Il modo più economico per eseguire i comuni test di laboratorio per le diagnosi mediche e per evitare di "lavare i piatti" ha portato i ricercatori dell'Università del Connecticut a sviluppare una nuova tecnologia che riduce costi e tempi.

La loro tecnologia basata sulle pipette potrebbe anche aiutare a rendere disponibili alcuni test medici in aree rurali o remote dove i metodi tradizionali potrebbero altrimenti essere proibitivi e complicati da condurre.

Il test della punta della pipetta stampato in 3D sviluppato dai ricercatori sfrutta quello che "è stato a lungo il gold standard per misurare le proteine, patogeni, anticorpi e altre biomolecole in matrici complesse, " Dicono. Il metodo utilizza ancora il test di immunoassorbimento enzimatico, noto anche come ELISA, ma attraverso un percorso diverso. Hanno dettagliato le loro scoperte in un articolo recentemente pubblicato online in Chimica analitica .

Per 30 anni o più, ELISA è stato utilizzato per analizzare il sangue, cellule e altri campioni biologici per qualsiasi cosa, da alcuni tumori all'HIV, dalla malattia di Lyme all'anemia perniciosa.

I tradizionali test ELISA vengono eseguiti su piastre dotate di 96 micropozzetti; ogni pozzetto funziona come una camera di prova separata in cui i campioni possono essere combinati con vari agenti che reagiranno quindi con il campione, tipicamente cambiando colore. I tecnici possono quindi analizzare se un campione contiene indicatori di una particolare malattia o condizione a seconda dell'intensità del colore prodotto durante la reazione.

Pur essendo efficace e preciso, l'attrezzatura utilizzata per eseguire ELISA è costosa, spesso costa migliaia di dollari per l'installazione in un laboratorio e richiede una formazione specializzata per condurre i test, poiché tecniche improprie possono portare a risultati errati. Anche gli agenti utilizzati nei test effettivi, di solito varie forme di anticorpi, possono essere costosi.

Come molti laboratori di ricerca, Il laboratorio di chimica di James Rusling dove l'assistente di ricerca Mohamed Sharafeldin e il suo principale collaboratore, Karteek Kadimisetty '18 Ph.D., hanno svolto il loro lavoro, non ha una lavatrice ELISA automatizzata, il che significa che le lastre utilizzate per i test devono essere lavate manualmente, un processo lungo e difficile.

"Le tecniche di lavaggio ELISA richiedono un'eternità, " disse Sharafeldin, che attualmente sta lavorando per il suo dottorato in chimica. "E' molto dura, soprattutto in un laboratorio come il nostro. Non abbiamo quel tipo di fantasiose lavatrici".

Quando Kadimisetty stava eseguendo ELISA un giorno, Ha menzionato, "Vorrei che fare ELISA fosse semplice come pipettare". Quel commento estemporaneo è stato l'impulso per ciò che è seguito:un progetto per un adattatore stampato in 3D per pipette di uso comune in grado di eseguire un test ELISA direttamente nella punta della pipetta, senza la necessità di una tradizionale piastra ELISA e della costosa attrezzatura che ne deriva.

Ogni puntale per pipetta monouso rappresenta un micro-pozzetto su una piastra ELISA; i ricercatori hanno anche progettato una versione a più puntali che consente di pipettare otto puntali contemporaneamente. I puntali si adattano perfettamente alla maggior parte delle pipette utilizzate in ambienti di laboratorio, rendendo la gestione dei fluidi molto più semplice rispetto alla piastra ELISA standard.

"Non volevamo fare un grande cambiamento nel tradizionale ELISA; abbiamo solo fatto ingegnerizzare, cambiamenti controllati, " disse Sharafeldin. "Quindi, le basi sono le stesse. Usiamo gli stessi anticorpi alle stesse concentrazioni che usano con ELISA convenzionale o tradizionale, quindi stiamo usando gli stessi protocolli. Tutto ciò che può essere eseguito da un normale ELISA può essere eseguito da questo, con il vantaggio di essere meno costoso, molto più veloce e accessibile."

I ricercatori hanno testato i puntali delle pipette su campioni di pazienti affetti da cancro alla prostata e hanno scoperto che non solo i risultati dei test dei puntali erano accurati quanto i test ELISA, sono stati in grado di condurre i test con un decimo della quantità di agente di test, riducendo significativamente il costo complessivo del test, e in una frazione del tempo. I test condotti da utenti diversi con diversi livelli di abilità hanno infine dimostrato gli stessi risultati.

I micropozzetti tradizionali delle piastre ELISA contengono 400 microlitri di liquidi ciascuno, ma le reazioni necessarie per misurare i risultati dei test si verificano solo sulle pareti di plastica del pozzo. Mentre i puntali ELISA stampati in 3D contengono solo 50 microlitri, il design del serbatoio all'interno della punta aumenta notevolmente la superficie in cui si verificano le reazioni, consentendo ai ricercatori di utilizzare molto meno dei costosi anticorpi utilizzati per condurre il test, e riducendo notevolmente il tempo necessario per elaborare il test e leggere i risultati.

"Qui abbiamo una camera dove la reazione avviene in tutti i punti, "Sharafeldin ha detto, riferendosi al design del puntale della pipetta. "Questo riduce il tempo del test, che è una cosa importante, perché l'esecuzione del test ELISA richiede dalle cinque alle otto ore. Questo può essere eseguito in 90 minuti."

I puntali per pipette inoltre non richiedono un lettore di piastre costoso o sofisticato per determinare i risultati del test, come fanno i test ELISA. Nelle prove con i campioni di cancro alla prostata, i risultati della punta della pipetta sono stati letti con precisione scattando una foto con il cellulare e utilizzando un'app gratuita che misura l'intensità del colore nell'immagine.

Il vantaggio, Sharafeldin ha detto, è che l'utente che esegue il test con i puntali delle pipette non deve essere uno scienziato; hanno solo bisogno di semplici istruzioni per il pipettaggio, quindi scattare una fotografia e inviarla a un tecnico che potrebbe leggere a distanza i risultati per aiutare a fare una diagnosi, fornendo potenzialmente nuovi, opzioni di test a basso costo in aree rurali o isolate dove istituire un laboratorio ELISA tradizionale si dimostrerebbe impegnativo e costoso.

Sebbene siano necessari ulteriori test del campione, Sharafeldin è ottimista sul potenziale futuro del design del puntale per pipette per ridurre i costi. È anche impegnato con gli ingegneri per progettare un sistema automatizzato, pipetta sottovuoto che faciliterebbe ulteriormente l'uso dei puntali delle pipette e l'esecuzione di test ELISA, e sarebbe disponibile a un costo notevolmente inferiore rispetto alle tradizionali apparecchiature ELISA.