Il nuovo dispositivo effettua il monitoraggio continuo del sangue in tempo reale
Il monitoraggio continuo dei cambiamenti nel sangue dei pazienti sarebbe un'impresa rivoluzionaria per i medici e il team di bioingegneri della Stanford University ci ha fatto un passo avanti verso questa realtà. Un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Biomedical Engineering, descrive un dispositivo in grado di rilevare, in tempo reale, i cambiamenti nei livelli di qualsiasi molecola o proteina nel sangue che un medico deve monitorare.
"Un esame del sangue è buono, ma non può dirti se i livelli di insulina o glucosio di un paziente stanno aumentando o diminuendo", afferma Tom So, uno degli ingegneri che lavorano al nuovo studio. "È importante conoscere la direzione del cambiamento".
Una delle tecnologie più comuni utilizzate per rilevare molecole specifiche in un campione di sangue è il test immunoassorbente legato agli enzimi, o ELISA, che può rilevare quasi tutti i tipi di anticorpi, ormoni o proteine.
Il nuovo sistema innovativo è stato soprannominato dai ricercatori "Real Time ELISA" (RT-ELISA). Il sistema rappresenta uno sviluppo impressionante nella tecnologia ELISA, trasformando un test monouso in un dispositivo che inietta continuamente gocce endovenose del sangue di un paziente in un minuscolo laboratorio su un chip.
Il prototipo di dispositivo RT-ELISA è costituito da tre moduli. Il primo modulo mescola un campione di sangue con anticorpi progettati per reagire con qualsiasi molecola mirata.
La parte superiore del dispositivo è divisa in due moduli: uno è progettato per rimuovere le cellule del sangue in eccesso e l'altro raccoglie gli anticorpi fluorescenti nella finestra di rilevamento. Una telecamera ad alta velocità monitora quindi la luminosità del campione, consentendo ai medici di vedere i cambiamenti nei livelli di proteine o ormoni target in tempo reale.
Un prototipo di RT-ELISA è stato testato su ratti diabetici e ha dimostrato di rilevare efficacemente in tempo reale i cambiamenti nei livelli circolanti di glucosio e insulina negli animali. Tuttavia, questo sistema può essere utilizzato per qualcosa di più del semplice monitoraggio dei cambiamenti nei livelli di glucosio nel sangue.
"Non pensare che sia solo un sensore di insulina", dicono i ricercatori. "Pensalo come un modo per fare ELISA in un modo completamente nuovo e diverso."
Un possibile utilizzo di questo sistema è prevenire la sepsi, una condizione in cui il sistema immunitario del corpo reagisce in modo eccessivo alle infezioni e produce una maggiore quantità di molecole infiammatorie chiamate citochine. Si ritiene che le tempeste di citochine siano una causa comune di morte da COVID-19.
Un prototipo di RT-ELISA è attualmente in fase di adattamento per rilevare l'IL-6, una citochina nota per essere un marker di gravità della sepsi. Attualmente sono necessari fino a tre giorni per ottenere i risultati dell'analisi del sangue IL-6 dal laboratorio.
"Nella sepsi, il tempismo è fondamentale: ogni ora la possibilità di morte aumenta dell'8%", afferma Tom So. “I pazienti non hanno tre giorni per un test. Ciò potrebbe avere implicazioni salvavita. "
Questo studio preliminare è in gran parte una dimostrazione del concetto che mostra come è possibile eseguire il monitoraggio del sangue continuo in tempo reale. C'è ancora molto lavoro da fare prima che questa tecnologia venga perfezionata per diventare clinica, ma i ricercatori sono fiduciosi che possa essere facilmente modificata per l'uso umano.
Il nuovo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Biomedical Engineering.