Элементы / Медицина
Игрушка от малярии
Шесть биоинженеров из Стэнфордского университета изобрели уникальную центрифугу для анализа крови: устройство стоимостью 20 центов они собрали из картона, веревки и пластиковых трубок. Оно оказалось не менее эффективным, чем лабораторные центрифуги ценой в сотни долларов. Статья об изобретении опубликована в январском номере журнала Nature
Что такое «бумагофуга»?
Во время визита в Уганду биоинженер Ману Пракаш увидел, что в деревенской больнице лабораторной центрифугой подпирали дверь: в здании не было электричества. «Я понял, что, если мы хотим победить малярию, нужно удешевить устройство до чашки кофе», — рассказал Пракаш. Техническое решение придумал его коллега Саад Балма: через две недели первый прототип был готов.
Центрифугу, которую может собрать каждый, ученые назвали «бумагофуга» (англ. — paperfuge). Она состоит из двух вырезанных из картона дисков, наложенных друг на друга, в середине на одну из картонок приклеены два куска пластиковой трубки, в которые вставляются пробирки с кровью. С помощью центрифуги медики выделяют плазму из крови — в нее помещаются пробирки с кровью, в результате вращения более легкие компоненты оказываются в пробирке ближе к краям центрифуги, более тяжелые — остаются у центра.
Принцип работы основан на механике древней игрушки — жужжалки (англ. — buzzer), которая существовала еще в бронзовом веке. Для запуска концы веревки скручиваются в пружину, после чего растягиваются за ручки в разные стороны. Скрепленные диски, между которыми помещены пробирки, начинают вращаться сначала в одну сторону, затем, когда бечевка раскручивается и закручивается обратно, в другую. Скорость вращения достигает 125 тыс. оборотов в минуту (с диском радиусом 5 мм). Отделить плазму на такой скорости можно за 1,5 минуты, обнаружить малярийного паразита — за 15 минут.
Что изменит изобретение?
Для сравнения результатов «бумагофуги» ученые использовали центрифугу CritSpin за $700. Крупнейшими производителями центрифуг аналитики Markets & Markets называют компании Thermo Fisher Scientific, Beckman Coulter и др. Стоимость низкоскоростных центрифуг в США начинается от $45. По словам Паркаша, «бумагофуга» соответствует характеристикам электрических центрифуг за $1–5 тыс.
Ученые уже попробовали печатать пластиковый аналог «бумажного» изобретения на 3D-принтере. «3D-фуга» весом 20 г вращалась со скоростью 10 тыс. оборотов в минуту. По мнению биоинженеров, это открывает возможности производства миллионов дешевых центрифуг. Паркаш и коллеги тестируют изобретение для диагностики малярии в Мадагаскаре совместно с НКО PIVOT. Клинические испытания в сельских районах должны показать, насколько легко и надежно использовать «бумагофугу»: электрических центрифуг нет у 90% местных лабораторий.