Eine der grundlegendsten und notwendigsten Einrichtungen in einem medizinischen Labor ist eine Zentrifuge. Oft sperrig und teuer, dreht dieses Gerät (in den einfachsten Worten) Dinge. Und das Drehen von Dingen wie Blut kann seine Bestandteile trennen und es Ärzten ermöglichen, Krankheiten wie Malaria zu diagnostizieren. Der Mangel an Elektrizität und Ressourcen in ländlichen Regionen auf der ganzen Welt bedeutet jedoch keine Zentrifuge. Jetzt könnte ein einfaches neues 20-Cent-Gerät all das ändern, und es basiert auf einer ungewöhnlichen Inspirationsquelle: dem Whirlygig.
"Es gibt mehr als eine Milliarde Menschen auf der Welt, die keine Infrastruktur, keine Straßen, keinen Strom haben", sagt Manu Prakash, ein physikalischer Biologe in Stanford und Erfinder des neuen Geräts. Als er 2013 Uganda besuchte, stellte er fest, dass die Kliniken entweder keine Zentrifugen hatten oder nicht über den Saft verfügten, der sie antreibt. "Eine Klinik hat ihre kaputte Zentrifuge als Türstopper verwendet", sagt Prakash gegenüber Devin Powell von Nature .
"Ich erkannte, dass wir, wenn wir ein kritisches Problem wie die Malariadiagnose lösen wollten, eine von Menschen betriebene Zentrifuge entwickeln mussten, die weniger als eine Tasse Kaffee kostet", heißt es in einer Pressemitteilung von Prakash.
Als er nach Stanford zurückkehrte, fing Parkash an, mit einem seiner Post-Docs, Saad Bhamla, Ideen zu sammeln. Er untersuchte alle möglichen Spinnereien, berichtet Madeline K. Sofia vom NPR. Sie konzentrierten sich schnell auf altmodische, vorindustrielle Spielzeuge wie Jo-Jos und Whirligigs.
„Eines Abends habe ich mit einem Knopf und einer Schnur gespielt und aus Neugier eine Hochgeschwindigkeitskamera aufgestellt, um zu sehen, wie schnell sich ein Knopfwirbel drehen würde. Ich konnte meinen Augen nicht trauen “, sagt Bhamla in der Pressemitteilung. Der Knopf drehte sich mit 10.000 bis 15.000 Umdrehungen pro Minute.
Das Paar begann mit dem Prototyping kleiner handbetriebener Zentrifugen nach dem Whirligig-Prinzip. Ihr letztes Modell, die Paperfuge, dreht sich mit 125.000 U / min. Dies entspricht einer Zentrifuge, die laut Pressemitteilung 1.000 bis 5.000 US-Dollar kostet.
Die Paperfuge besteht aus einer mit einem Polymer beschichteten Papierscheibe, berichtet Sofia. Die Scheibe wird mit einer Schnur an zwei Holz- oder PVC-Rohren befestigt. Wenn die Fäden gezogen werden, dreht sich die Scheibe in der Mitte und fungiert als Zentrifuge für eine Blutprobe, die an der Mitte der Scheibe befestigt ist. Das Team beschreibt ihre Arbeit in der Zeitschrift Nature Biomedical Engineering .
Die Prakash und Bhamla sind kürzlich von erfolgreichen Feldversuchen der Paperfuge in Madagaskar zurückgekehrt, bei denen sie sie zum Testen auf Malaria verwendeten. Während das Gerät nur zwei Minuten benötigt, um Blut abzutrennen, dauert es laut The Economist 15 Minuten, um Malaria-diagnostizierende Separationen zu erkennen.
Sobald das Blut abgetrennt ist, muss es jedoch mit einem Mikroskop untersucht werden. Zum Glück hat Prakash vor einigen Jahren auch das Foldscope entwickelt, ein 1-Dollar-Papiermikroskop mit einer ähnlichen optischen Qualität wie herkömmliche Mikroskope, das ab 2018 erhältlich sein wird.
