Esami del sangue nello spazio / Blood tests in space
Esami del sangue nello spazio / Blood tests in space
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Un apparecchio per la conta ematica delle dimensioni di un telefono cellulare, che richiede meno sangue di una puntura di zanzara, mira a semplificare gli esami del sangue per molti pazienti, dai reparti neonatali agli astronauti nello spazio.
Finanziato dal National Space Biomedical Research Institute (NSBRI), ricercatori del California Institute of Technology, l'
"L'analisi della composizione del sangue è il modo in cui i medici verificano infezioni e carenze del sistema immunitario, monitorano la salute e formulano diagnosi mediche", ha affermato il Dott. Yu-Chong Tai, ricercatore del Technology Development Team dell'NSBRI. "In vista delle future missioni sulla Luna e su Marte, gli astronauti dovranno eseguire semplici esami del sangue per ottenere informazioni aggiornate sul loro stato di salute".
Attualmente, il lento processo di valutazione della composizione del sangue richiede ingombranti contatori, tecnici qualificati ed una grande quantità di sangue (circa due siringhe o 10 millilitri), quindi l'analisi non può essere eseguita nello spazio. Per valutare la loro fisiologia, gli astronauti prelevano campioni di sangue in orbita per analizzarli dopo il loro ritorno. "Oltre alla medicina spaziale, la tecnologia potrebbe essere utilizzata nella cura neonatale, poiché i prelievi di sangue di grandi dimensioni non sono possibili con i neonati", ha affermato Tai.
"Le normali macchine per la conta ematica sono grandi per ospitare molti campioni e test multipli, quindi per sicurezza, i tecnici prelevano più sangue da un paziente di quanto effettivamente necessario. Poiché il nostro obiettivo è valutare la composizione del sangue a livello molecolare, ne abbiamo bisogno solo di una piccola quantità", ha affermato Tai, professore di ingegneria elettrica e bioingegneria al Caltech. "Miniaturizzando la macchina per la conta, siamo in grado di prelevare un campione più piccolo, rendendo il dispositivo uno strumento portatile per i voli spaziali ed in ambito clinico".
L'emocromo separerà ed identificherà i componenti del sangue come globuli rossi e bianchi, lipidi, proteine od ossigeno. Collaborando con IRIS International, produttore di sistemi diagnostici digitali, Tai è stato in grado di costruire valvole, pompe e camere di flusso di dimensioni micrometriche che funzionano e si integrano perfettamente nel laboratorio su chip. "Basta una goccia di sangue sulla punta del chip", ha affermato Tai.
Il campione di sangue viene aspirato in una camera di miscelazione dove vengono iniettate sostanze chimiche anticoagulanti. Poiché il sangue ha una densa popolazione cellulare, il campione viene poi trasferito in un serbatoio dove una soluzione ne diluisce la concentrazione di due o tre volte. Il campione viene quindi inviato ad un separatore cellulare che divide le molecole in base alle dimensioni.
"In questo caso, i globuli bianchi saranno separati dai globuli rossi. A causa della dinamica dei fluidi, le molecole più grandi come i globuli bianchi bypasseranno una camera in cui non possono entrare e fluiranno nello spazio in cui possono entrare, separando così i due tipi di cellule del sangue", ha affermato.
Il separatore cellulare crea uno spazio tra le molecole in modo che scorrano facilmente nel contatore. Nei grandi emocromocitometri, le cellule vengono calcolate tramite una tecnologia chiamata contatore Coulter. Il dispositivo lab-on-a-chip di Tai è un pioniere in una nuova tecnologia, poiché utilizza due micro-contatori Coulter separati ma paralleli per calcolare in modo indipendente i globuli bianchi ed i globuli rossi.
Tai ed i suoi colleghi intendono espandere la tecnologia per valutare una varietà di molecole oltre al sangue, aggiungere la capacità di misurare fluidi come plasma ed urina od incorporare marcatori di superficie cellulare ed analisi del DNA.
"Il chip può essere progettato per numerose applicazioni. Il contatore di cellule miniaturizzato ha il potenziale per essere utilizzato come strumento diagnostico per la diagnosi del cancro, ricercando nel plasma determinate biomolecole che potrebbero essere indicatori precoci", ha affermato Tai. "La scienza ha dimostrato che tutte queste cose sono possibili, dovevamo solo sviluppare la tecnologia".
ENGLISH
A mobile phone-sized blood-count machine requiring less blood than a mosquito bite aims to make blood tests easier for many patients, from neonatal units to astronauts in space.
Funded by the National Space Biomedical Research Institute (NSBRI), researchers at the California Institute of Technology, the
“Analysis of blood composition is how doctors test for infections and deficiencies in the immune system, monitor health and make medical diagnoses,” said Dr Yu-Chong Tai, investigator on NSBRI’s Technology Development Team. “Looking ahead to future missions to the moon and Mars, astronauts will need to perform simple blood tests to get up-to-the-minute information on their health.”
Presently, the slow process of assessing blood composition requires bulky counting machines, trained technicians and a large amount of blood (approximately two syringes or 10 millilitres), so analysis cannot be done in space. To assess their physiology, astronauts draw blood samples in orbit for analysis after their return. “In addition to space medicine, the technology could be used in neonatal care since large blood draws are not possible with infants,” Tai said.
“Normal blood-count machines are large to accommodate many samples and multiple tests, so to be safe, technicians take more blood from a patient than is actually needed. Since our goal is to assess blood composition on a molecular level, we only need a tiny amount,” said Tai, professor of electrical engineering and bioengineering at Caltech. “By miniaturising the counting machine, we’re able to take a smaller sample, making the device a portable tool for space flight and in clinical settings.”
The blood-count machine will separate and identify components of blood such as red and white blood cells, lipids, proteins or oxygen. Working with IRIS International, a maker of digital diagnostic systems, Tai was able to build micro-sized valves, pumps and flow chambers that operate and fit together in the lab-on-a-chip. “Only a drop of blood is needed on the tip of the chip,” Tai said.
The blood sample is pulled into a mixing chamber where anti-coagulation chemicals are injected. Because blood has a dense population of cells, the sample then travels to a reservoir where a solution dilutes the concentration by two or three times. The sample then goes to a cell separator that divides molecules based on size.
“In this case, white blood cells will be separated from red blood cells. Because of fluid dynamics, larger molecules like white blood cells will bypass a chamber that they can’t fit into and flow into the space where they do, thus separating the blood cell types,” he said.
The cell separator puts space between molecules so that they flow easily into the counter. In large blood-count machines, cells are calculated by a technology called a Coulter counter. Tai’s lab-on-a-chip device is pioneering new technology by using two separate-yet-parallel micro-Coulter counters to calculate white blood cells and red blood cells independently.
Tai and his colleagues plan to expand the technology to assess a variety of molecules in addition to blood, add the ability to measure fluids like plasma and urine, or incorporate cell surface marker and DNA analysis.
“The chip can be designed for many applications. The miniaturised cell-counter has potential as a diagnostic tool for cancer detection by searching in plasma for certain biomolecules that could be early indicators,” Tai said. “Science has dictated that all of these things can be done, we’ve just needed to develop the technology.”
Da:
https://www.theengineer.co.uk/content/news/blood-tests-in-space?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic
Commenti
Posta un commento