Gli smartphone sono in grado di darci indicazioni quando ci perdiamo, inviare foto e video ai nostri amici in pochi secondi, e anche aiutandoci a trovare il miglior hamburger in un raggio di tre miglia. Ma i ricercatori dell'Università di Houston stanno utilizzando gli smartphone per un'altra funzione molto importante:diagnosticare le malattie in tempo reale.

I ricercatori stanno sviluppando un sistema diagnostico della malattia che offre risultati che potrebbero essere letti utilizzando solo uno smartphone e un attacco per lenti da 20 dollari.

Il sistema nasce da un'idea di Jiming Bao, professore assistente di ingegneria elettrica e informatica, e Richard Willson, Huffington-Woestemeyer Professore di ingegneria chimica e biomolecolare. È stato creato grazie a sovvenzioni del National Institutes of Health e della Welch Foundation, ed è stato presentato a febbraio in Fotonica ACS .

Questo nuovo dispositivo, come essenzialmente tutti gli strumenti diagnostici, si basa su interazioni chimiche specifiche che si formano tra qualcosa che causa una malattia - un virus o un batterio, per esempio - e una molecola che si lega solo a quella cosa, come un anticorpo che combatte le malattie. Un legame che si forma tra un batterio dello streptococco e un anticorpo che interagisce solo con lo streptococco, ad esempio, può supportare una diagnosi ferrea.

Il trucco sta nel trovare un modo per rilevare rapidamente queste interazioni chimiche, a buon mercato e facilmente. La soluzione proposta da Bao e Willson prevede un semplice vetrino e una sottile pellicola d'oro con migliaia di fori praticati.

La creazione di questa diapositiva è di per sé un risultato. Questo compito, guidato da Bao, inizia con una diapositiva standard ricoperta di un materiale fotosensibile noto come fotoresist. Successivamente usa un laser per creare una serie di frange di interferenza - fondamentalmente linee - sulla diapositiva, e poi lo ruota di 90 gradi e crea un'altra serie di frange di interferenza. Le intersezioni di queste due serie di linee creano uno schema a rete di esposizione ai raggi UV sul fotoresist. Il fotoresist viene quindi sviluppato e lavato via.

Mentre la maggior parte della diapositiva viene quindi cancellata, i punti circondati da linee laser che si intersecano - i "buchi" nella rete - rimangono coperti, fondamentalmente formando pilastri di fotoresist.

Prossimo, espone il vetrino all'oro evaporato, che si attacca al fotoresist e alla superficie di vetro pulita circostante. Bao esegue quindi una procedura chiamata decollo, che essenzialmente lava via i pilastri di fotoresist e la pellicola d'oro ad essi attaccata.

Il risultato finale è un vetrino ricoperto da una pellicola d'oro con file e colonne ordinate di fori trasparenti attraverso i quali la luce può passare.

questi buchi, misurando circa 600 nanometri ciascuno, sono fondamentali per il sistema. Il dispositivo di Willson e Bao diagnostica una malattia bloccando la luce con un legame malattia-anticorpo, oltre ad alcuni ingredienti aggiuntivi.

È qui che entra in gioco Willson. Un ingegnere biomolecolare di fama internazionale, Willson inizia mettendo gli anticorpi della malattia nei fori, dove sono persuasi ad aderire alla superficie del vetro. Prossimo, fa scorrere un campione biologico sul vetrino. Se il campione contiene il batterio o il virus ricercato, si legherà all'anticorpo nel foro.

Solo questo legame, anche se, non blocca la luce. "La cosa che si lega all'anticorpo probabilmente non è abbastanza grande e grigia da oscurare questo buco, quindi devi trovare un modo per oscurarlo in qualche modo, " ha detto Willson.

Willson ottiene questo facendo scorrere un secondo giro di anticorpi che si legano ai batteri sul vetrino. Attaccati a questi anticorpi ci sono enzimi che producono particelle d'argento quando esposti a determinate sostanze chimiche. Con questo secondo set di anticorpi ora attaccato a qualsiasi batterio nei fori, Willson quindi espone l'intero sistema alle sostanze chimiche che incoraggiano la produzione di argento.

Circa 15 minuti dopo sciacqua via il vetrino. Grazie alle proprietà chimiche dell'oro, le particelle d'argento nei fori rimarranno al loro posto, bloccare completamente la luce.

È qui che entra in gioco lo smartphone. Uno dei vantaggi di questo sistema è che i risultati possono essere letti con strumenti semplici. Un microscopio di base utilizzato nelle aule delle scuole elementari, Willson ha detto, fornisce luce e ingrandimento sufficienti per mostrare se i fori sono bloccati. Con qualche piccolo accorgimento, una lettura simile si potrebbe quasi sicuramente fare con la fotocamera di un telefono, flash e un obiettivo collegabile.

Questo sistema, poi, promette letture convenienti e di facile interpretazione.

"Alcuni dei sistemi diagnostici più avanzati hanno bisogno di $ 200, 000 di strumentazione per leggere i risultati, " disse Willson. "Con questo, puoi aggiungere $ 20 a un telefono che hai già e il gioco è fatto."

Ci sono ancora importanti ostacoli tecnici da superare prima che il sistema possa essere implementato, Willson ha notato. Una delle maggiori sfide è trovare un modo per guidare i batteri e i virus nel campione fino alla superficie del vetrino per garantire i risultati più accurati.

Ma se questi problemi vengono superati, il sistema sarebbe uno strumento eccellente per gli operatori sanitari sul campo.

Sul luogo di un incidente industriale, ad esempio, i fori su un singolo vetrino potrebbero essere popolati con molecole che si legano a 10 potenziali contaminanti, consentendo ai team di risposta di valutare rapidamente la situazione. Nelle zone economicamente svantaggiate, un tale sistema potrebbe essere utilizzato per schermare grandi gruppi di persone per problemi di salute diffusi e gravi, come il diabete.

"Ci sono molte situazioni in cui uno strumento diagnostico conveniente, semplice da usare e semplice da interpretare potrebbe essere molto utile, " disse Willson. "Se sia i tuoi prodotti usa e getta che il tuo lettore costano poco, questo rende molto più facile estendere il tuo sistema nel mondo reale."