IBM-ovi naučnici napravili su jednostepeni dijagnostički test zasnovan na inovativnom silicijumskom čipu koji zahteva manju količinu uzorka, značajno je brži, prenosiv, jednostavan za korišćenje i može da testira mnoge bolesti, uključujući i kardiovaskularnu koja je jedan od najčešćih uzroka smrtnosti na svetu. Rezultati se dobijaju toliko brzo i tačno da se mali uzorak pacijentovog seruma ili krvi može testirati odmah posle srčanog napada, što doktoru omogućava da brzo preduzme odgovarajuću akciju kako bi pacijentu pomogao da preživi.
Dvojica naučnika iz IBM-ovog istraživačkog centra u Cirihu, Lik Žerve i Emanuel Delamarš, u saradnji s univerzitetskom bolnicom u Bazelu razvili su nov dijagnostički test koji koristi kapilarne sile da analizira sićušne uzorke seruma ili krvi na prisustvo markera bolesti, proteina koji se mogu detektovati u ljudskoj krvi za dijagnostičke svrhe.
„Ovaj priručni test je trostruki pogodak za medicinsko osoblje zato što je prenosiv, brz i zahteva mali uzorak“, izjavio je Delamarš. „Vraćamo doktorima dragocene minute tako da mogu doneti zasnovane i precizne odluke u trenutku kad su im najpotrebnije da bi spasili živote“.
IBM-ovi naučnici su od silicijumskog materijala sličnog onom koji se koristi u računarskim čipovima napravili mikrofluidički čip koji za svoj rad koristi kapilarnu silu. Čip čije su dimenzije 1 x 5 cm, sadrži skupove mikrometarski širokih kanalića kroz koje uzorak teče oko 15 sekundi, nekoliko puta brže nego u tradicionalnim testovima. Brzina popunjavanja kanalića može se podešavati tako da proticanje traje i nekoliko minuta, kad je čipu potrebno dodatno vreme da očita složeniji marker bolesti.
Mikrofluidički čip zasnovan na istraživanju i razvoju koji su trajali skoro tri godine, sastoji se od mikroskopskih putanja za tečnosti koje prelaze kroz pet inovativnih faza. Uzorak od jednog mikrolitra, 50 puta manji od jedne suze, pipetom se nanese na čip i potom na njega počinju da deluju kapilarne sile koje ga potiskuju kroz mrežu cevastih struktura koje sprečavaju začepljenja i stvaranje vazdušnih mehurića. Uzorak zatim posle usporavanja u zmijolikim kanalima dolazi u područje u koje su nanete mikroskopski male količine detekcionih antitela. Ta antitela imaju fluorescentni marker i slična su antitelima u našem organizmu. Ona prepoznaju marker bolesti i kače se na njega u uzorku. Koristi se samo sedamdeset pikolitara (zapremina milion puta manja od suze) tih antitela, zbog čega je njihovo rastvaranje u prolazećem uzorku izuzetno brzo i efikasno.
Najkritičnija faza se odvija u „reakcionoj komori“ širokoj 30 mikrometara i dubokoj 20, što približno odgovara prečniku vlati kose. Slično uobičajenom testu trudnoće, u ovoj fazi se marker bolesti koji je ranije označen hvata na površini komore. Osvetljavanjem uskim snopom crvene svetlosti, označeni markeri bolesti se mogu videti korišćenjem prenosivog senzorskog uređaja koji sadrži čip sličan onom u digitalnom fotoaparatu, ali mnogo osetljiviji. Na osnovu količine detektovane svetlosti, medicinski profesionalci mogu vizuelno da ocene jačinu markera bolesti u uzorku i odrede dalji tok lečenja.
Važan deo kompletnog procesa je kapilarna pumpa. Duboka je 180 mikrometara i sadrži zamršen skup mikrostruktura čiji je zadatak da stalnom brzinom pumpaju uzorak kroz uređaj onoliko dugo koliko je potrebno, poput ljudskog srca. Ova pumpa ceo test čini preciznim, prenosivim i jednostavnim za korišćenje. IBM-ovi naučnici su razvili biblioteku kapilarnih pumpi tako da se mogu obavljati i testovi kojima je potrebna različita količina uzoraka ili različita vremena a da ne mora da se prepravlja ceo čip.
Saglasno IBM-ovoj strategiji otvorene saradnje, njegovi naučnici u Cirihu su testirali svoje ideje s akademskim i zdravstvenim partnerima. Ovo istraživanje ne bi bilo moguće i bez velikodušne podrške organizacije KTI/CTI koja podstiče inovacije u Švajcarskoj.
IBM-ovi naučnici projektovali su čip tako da bude fleksibilan i po obliku i po mogućnosti upotrebe. Zbog svojih malih dimenzija čip se može ugraditi u nekoliko različitih oblika uređaja, zavisno od primene, uključujući kreditnu karticu, penkalo ili nešto poput testa trudnoće. Pored dijagnostikovanja bolesti, dovoljno je fleksibilan i za testiranje hemijskih i bioloških opasnosti.
IBM je bio pionir u nanonaukama još od vremena kad je razvio skenirajući tunelujući mikroskop (1981), nagrađen Nobelovom nagradom. Od tada IBM-ovi naučnici pomeraju granice naučnih saznanja i manipulišu objektima nanorazmera i ovaj najnoviji dijagnostički uređaj je direktan rezultat tih pregnuća. IBM se trenutno upustio u ostvarivanje velike vizije nazvane „pametna planeta“ s ciljem da pomogne privrednim granama i zdravstvu da postanu instrumentalniji, povezaniji i inteligentniji.
IBM-ovo angažovanje u poboljšavanju zdravstva kroz naučna dostignuća i saradnju sa zdravstvenim kompanijama i institucijama započelo je još pedesetih godina prošlog veka. U protekloj deceniji IBM je sa Univerzitetom Pensilvanije razvio nacionalnu digitalnu arhivu mamografije; s klinikom Mejo razvio je sistem učesnika u kliničkim ispitivanjima; u saradnji s institutom Skrips pomogao je da se shvati kako mutiraju virusi gripe i da se proaktivno razviju metode lečenja; sarađivao je sa evropskim univerzitetima na razvoju boljih metoda za odlučivanje o antiretrovirusnoj terapiji za HIV; pokrenuo projekat World Community Grid koji obrađuje podatke iz istraživanja vezanih za rak, sidu, denge groznicu…
Naučni rad pod naslovom „Toward one-step point-of-care immunodiagnostics using capillary-driven microfluidics and PDMS substrates“ čiji su autori Luc Gervais i Emmanuel Delamarche, objavljen je u časopisu Lab on a Chip, Volume 9, Issue 23, pp. 3330 to 3337 (December 2009). (M.V.)
Izvor: Mikro
