Un cucchiaio di zucchero può far scendere la medicina, ma un nuovo studio condotto da Loughborough suggerisce che un pizzico di sale è la chiave per il progresso di importanti aree mediche come la somministrazione di farmaci e l'analisi di campioni biologici.

Singh navale, un dottorato di ricerca studente della Scuola Universitaria di Aeronautica, Settore automobilistico, Ingegneria chimica e dei materiali (AACME), e il Dott. Guido Bolognesi, un esperto in bioingegneria, sperano che il nuovo meccanismo di intrappolamento delle particelle che hanno sviluppato "aprirà nuove entusiasmanti strade per lo sviluppo di nuovi sistemi a basso costo, dispositivi portatili e ultrasensibili per bioanalisi e diagnostica."

Il loro ultimo studio, pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , mostra come il sale può essere utilizzato per accumulare particelle submicroniche in regioni senza uscita note come "microcavità" in pochi minuti e come il processo può essere invertito.

I fluidi biologici sono pieni di particelle e la loro capacità di intrappolarle e rilasciarle è una capacità fondamentale alla base di numerose applicazioni tecnologiche, compresa l'analisi dei fluidi corporei come sangue e saliva.

La diagnostica, come il rilevamento di virus, può essere limitata dal numero di particelle biologiche intercettate dallo strumento diagnostico, quindi la capacità di concentrare le particelle in un'area potrebbe portare a un rilevamento più accurato e, di conseguenza, precedenti interventi medici.

Esistono metodi attuali per concentrare le particelle, ma coinvolgono tecnologie di laboratorio come le centrifughe e non possono essere utilizzate per intrappolare particelle all'interno del corpo.

Il team voleva sviluppare un meccanismo che potesse essere utilizzato per intrappolare le particelle nei sistemi biologici viventi e artificiali.

Hanno deciso di concentrarsi sull'accumulo di particelle nelle regioni senza uscita, come cavità e pori, poiché questi sono onnipresenti in entrambi i sistemi.

Però, il trasporto di particelle in queste regioni è una vera sfida ingegneristica in quanto è necessario che qualcosa spinga le particelle verso il basso nelle strutture simili a pozzi.

Dott. Bolognesi e Navale, in collaborazione con esperti del Dipartimento di Ingegneria Chimica di Loughborough, Wolfson School of Mechanical, Ingegneria Elettrica e di Produzione, e l'Institut Lumière Matière francese, esplorato se il sale, noto per essere in grado di trasportare particelle, potesse essere utilizzato per questo scopo.

Il team ha eseguito una serie di test utilizzando un dispositivo microcanale su misura, solo poche volte più spessa di un capello umano. Il dispositivo contiene microcavità e aperture in cui i ricercatori possono iniettare flussi di acqua salata che poi scorrono oltre le regioni senza uscita.

Per questo studio proof-of-concept, i ricercatori hanno esaminato l'intrappolamento di nanoparticelle di gomma disponibili in commercio nelle microcavità.

Il test ha rivelato che una leggera differenza nel livello di salinità [salatura] dei corsi d'acqua era sufficiente per mantenere stazionarie le particelle e il sale all'interno delle microcavità agiva come un magnete, trascinando le particelle verso il basso nelle regioni senza uscita.

Inoltre, hanno scoperto che il processo potrebbe essere invertito, che potrebbe avere enormi implicazioni per le applicazioni che richiedono l'intrappolamento e il successivo rilascio di particelle, Per esempio, la consegna a tempo di più farmaci in regioni senza uscita.

Il Dr. Bolognesi afferma che sebbene la gomma fosse al centro dello studio, la strategia proposta può essere applicata alle particelle biologiche, come virus e altre particelle extracellulari solitamente presenti nel sangue, urina, e liquido cerebrospinale.

Della ricerca, Il Dr. Bolognesi ha dichiarato:"La bellezza di questa ricerca è infatti che la nostra strategia innovativa per la gestione delle particelle nei sistemi miniaturizzati si basa su qualcosa di semplice e diffuso come un po' di sale. Poiché la natura è un ingegnere di gran lunga migliore di qualsiasi essere umano, Non sarei sorpreso se nel prossimo futuro si scoprisse che meccanismi simili, guidati dal sale, si verificano naturalmente all'interno dei sistemi biologici per facilitare il trasporto di materiali biologici all'interno degli organismi viventi".

Ha continuato:"Stiamo basandoci su questa ricerca e il nostro gruppo sta ora lavorando alla prototipazione di almeno due distinti dispositivi diagnostici in vitro basati su questo metodo di manipolazione delle particelle".

Navale, l'autore principale dell'articolo, ha aggiunto:"Con il nostro lavoro pubblicato su Physical Review Letters, è una promessa di progressi significativi nel campo della ricerca che sblocca potenziali implicazioni sullo studio della materia soffice e dei sistemi viventi, nonché sulla progettazione di microdispositivi biochimici e analitici. Milioni di dollari vengono investiti nello sviluppo di dispositivi diagnostici point-of-care (PoC) e ritengo che questa ricerca stimolerà una nuova generazione di dispositivi PoC convenienti con applicazioni di test per la diagnostica in vitro e altre diagnosi cliniche a costi inferiori, e alta selettività, sensibilità, e specificità».