E se una singola nota musicale potesse fare la differenza tra la vita e la morte?

Un nuovo sensore basato su un 3, Strumento musicale africano vecchio di 000 anni può essere utilizzato per identificare sostanze, compresa una sostanza chimica velenosa a volte aggiunta erroneamente ai medicinali. Il sensore mbira, che possono essere costruiti con materiali standard o di scarto, potrebbe offrire ai farmacisti e ai consumatori nei paesi in via di sviluppo una protezione economica dai farmaci contraffatti e adulterati.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità stima che il 10% di tutti i farmaci nei paesi a basso e medio reddito sia contraffatto. Le tecnologie esistenti per identificare i farmaci contraffatti sono sia costose che richiedono tecnici esperti, nessuno dei quali è facilmente disponibile in gran parte del mondo in via di sviluppo.

Il dispositivo, costruito da un ingegnere dell'Università della California, lungo il fiume, e descritto in un articolo pubblicato oggi in ACS Omega , può misurare con precisione la densità di qualsiasi liquido. Il confronto della densità di un medicinale liquido sospetto con la densità del prodotto noto può rivelare se i due medicinali contengono o meno gli stessi ingredienti.

La ricerca è stata ispirata dall'osservazione che le frequenze del suono create da uno strumento musicale sono determinate dalle proprietà fisiche dello strumento. Per esempio, l'altezza della corda di una chitarra è funzione della lunghezza e della tensione della corda.

"Potremmo aggiungere un campione a uno strumento musicale, misurare la variazione risultante nelle note dello strumento, e utilizzare questa modifica per determinare le informazioni sul campione e le sue proprietà?" chiese William Grover, un assistente professore di bioingegneria presso il Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering dell'UCR.

Per scoprirlo, Grover e il suo team hanno modificato un mbira, o kalimba, uno strumento musicale originario dell'Africa fatto di rebbi metallici graduati fissati ad una tavola armonica. I rebbi suonano note musicali diverse quando vengono pizzicati con il dito. Sostituendo le punte metalliche con un pezzo di tubo metallico piegato e iniettandovi un liquido, Grover ha confrontato la frequenza delle note musicali prodotte dal tubo pieno e vuoto per misurare la densità del liquido. Vuoto, il tubo suonava una nota di Sol diesis; quando riempito d'acqua, suonava un fa diesis.

Con rottami di legno e tubi che ha trovato nel suo garage, Grover ha creato un nuovo dispositivo da zero. Gli esperimenti hanno determinato che il tubo sensore mbira ottimale aveva pareti sottili e una lunghezza non inferiore a 50 millimetri. I suoi studenti hanno usato il dispositivo per misurare la densità di qualsiasi cosa, dall'acqua del fiume locale al latte di bufala in India, ma presto decisero di rilevare farmaci pericolosi come prima applicazione ideale per il loro sensore.

Un adulterante che si trova talvolta nei medicinali per il raffreddore contraffatti è il glicole dietilenico, un veleno che sembra, gusti, e odora di glicerolo, uno sciroppo che trasporta i principi attivi di molti farmaci per il raffreddore e l'influenza. Dal 1985, un avvelenamento di massa fatale causato da medicinali contenenti glicole dietilenico si è verificato da qualche parte nel mondo in media ogni due anni, con un totale di centinaia di morti. Un sensore economico, utilizzabile sia da esperti che da consumatori, salverebbe delle vite.

I ricercatori hanno prima confermato che il loro sensore mbira potrebbe distinguere tra glicerolo innocuo e glicole dietilenico mortale. Dopo aver riempito il sensore con ogni sostanza, registrando le sue note musicali utilizzando uno smartphone, e caricare le registrazioni su un sito web di analisi che hanno creato (mbira.groverlab.org), hanno scoperto che il glicerolo e il glicole dietilenico fanno note le cui frequenze differiscono di 10 hertz.

Questa è una differenza troppo piccola per notarla a orecchio, ma è facilmente rilevabile dal software del sito. Mostra che qualcuno che utilizza il sensore mbira e uno smartphone potrebbe facilmente distinguere queste due sostanze.

I ricercatori hanno quindi testato sei diversi lotti di un popolare medicinale per raffreddore e influenza acquistato da varie farmacie nell'area di Riverside. Tutti i campioni hanno prodotto la stessa nota musicale quando sono stati caricati nel sensore. Ciò suggerisce che i campioni di medicina erano identici e autentici, e che qualsiasi campione della droga che emette una nota musicale diversa deve essere chimicamente diverso dalla droga autentica e può essere contraffatto o adulterato.

Il sensore potrebbe aiutare le aziende farmaceutiche o i farmacisti nei paesi in via di sviluppo a verificare le bottiglie di glicerolo che potrebbero essere state etichettate erroneamente, involontariamente o no, dal produttore o dal distributore. Può anche aiutare i consumatori a rilevare i farmaci contraffatti confrontando la densità di un campione sospetto con un campione noto dello stesso farmaco.

La misurazione della densità come nota musicale presenta anche la sorprendente possibilità di scrivere la frequenza utilizzando una notazione musicale facilmente interpretabile da chiunque sappia leggere la musica, con poca o nessuna formazione scientifica. Per questa ragione, gli autori hanno incluso nell'articolo versioni in notazione musicale delle misurazioni della densità.