Analisi del sangue rapide ed accurate grazie alle… onde sonore!

Riguardo la diagnostica, solo un paio di mesi fa abbiamo parlato del più piccolo robot per biopsia mai realizzato. Questa volta parliamo, invece, di un nuovo approccio per le analisi del sangue grazie al quale la biopsia potrebbe, in vari casi, proprio venire evitata. Si tratta della combinazione tra microfluidica ed utilizzo di onde sonore per isolare gli esosomi dal sangue in modo rapido e “meno invasivo” rispetto, ad esempio, alla ultracentrifugazione.

Lo sviluppo di questa tecnica, che potrebbe rivelarsi fondamentale in numerose diagnosi, dal cancro alle anomalie fetali, ha coinvolto ricercatori provenienti da varie università ed istituti quali: MIT, Duke University, Magee-Women’s Research Institute e Nanyang Technological University in Singapore.

L’importanza degli esosomi nell’analisi del sangue

Gli esosomi sono vescicole extracellulari che vengono secreti dalla maggior parte delle cellule nei fluidi biologici, quali sangue, saliva, urina, liquido amniotico, latte materno ecc. La loro funzione è quella di veicolare informazioni e contengono uno specifico carico molecolare costituito da mRNA, microRNA, proteine, lipidi e DNA. In condizioni patologiche, si osservano variazioni del loro numero, tipo e contenuto e per questo possono rivelarsi degli importanti biomarcatori di malattia. “Questi esosomi contengono spesso molecole specifiche che sono indicatori di certe anomalie. Se li si isolano dal sangue, è possibile effettuare analisi biologiche e vedere ciò che rivelano.”, afferma Ming Dao del MIT, uno degli autori principali dello studio. Attualmente, i metodi per l’isolamento degli esosomi richiedono l’utilizzo di sostanze chimiche oppure di ingombranti ultracentrifughe ad alta velocità che impiegano quasi 24 ore per eseguire un’analisi ed inoltre rischiano di danneggiare queste vescicole, viste le forze meccaniche consistenti che entrano in gioco.

I ricercatori hanno allora sviluppato questa nuova tecnologia basata sulle onde sonore che, oltre a rivelarsi più “delicata” delle altre tecniche, potrebbe anche essere integrata in dispositivi portatili. Già nel 2014 lo stesso gruppo di ricerca aveva dimostrato la possibilità di separare le cellule, fatte fluire attraverso un piccolo canale, grazie all’utilizzo di onde sonore.

Il dispositivo originario era costituito ad un canale microfluidico esposto a due trasduttori acustici inclinati. Quando le onde acustiche prodotte dai due trasduttori si incontravano, producevano una serie di nodi di pressione che allontanavano le cellule dal centro del flusso. La distanza alla quale le cellule venivano deviate dipende dalle dimensioni delle stesse e da altre proprietà, come la compressibilità; ciò consente di separare le cellule di diverse dimensioni prima che raggiungano la fine del canale.

Per isolare gli esosomi, che hanno un diametro che va da circa 30 a 150 nanometri, sono state inserite in successione due delle unità appena descritte. Nella prima parte vengono rimosse cellule e piastrine dal campione di sangue, mentre nella seconda il fluido viene esposto ad onde sonore di frequenza più elevata così da separare gli esosomi da altre vescicole leggermente più grandi. Tale procedimento impiega solamente 25 minuti per elaborare un campione da 100 microlitri di sangue non diluito.

La capacità di questo metodo di separare queste vescicole nanometriche, essenzialmente senza alterarne le caratteristiche biologiche o fisiche, offre opportunità accattivanti per sviluppare nuovi metodi per valutare la salute umana, nonché l’inizio e la progressione delle malattie.

Afferma Subra Suresh, presidente della Nanyang Technological University in Singapore.