Nuove tecniche di stampa rendono possibile il “laboratorio su carta”
Ricercatori dell’UE hanno fatto progredire delle tecniche che ci potrebbero presto consentire di avere a disposizione dei dispositivi diagnostici monouso basati su carta, che sono in grado di fare tutto quello che attualmente possiamo fare in un laboratorio, ma molto più velocemente e a un costo nettamente inferiore. NANOPAD ha inventato dei modi per stampare utilizzando degli inchiostri elettronici, in modo da trasformare della semplice carta in sofisticati dispositivi elettrochimici. Il progetto della durata di tre anni, finanziato come una borsa Marie Curie, ha portato lo scienziato dei materiali svedese Max Hamedi negli Stati Uniti per sviluppare le sue idee nei laboratori dell’Università di Harvard. Gli scienziati per molti anni hanno tentato di unire biochimica, elettronica e microfluidica, o la gestione dei fluidi, al fine di creare micro sistemi per un’analisi totale. Il dott. Hamedi è convinto che l’approccio del suo team ‒ ossia usare inchiostri conduttivi intelligenti per stampare su carta e altri materiali ‒ rappresenti un significativo passo in avanti. Questa tecnica comporta la miniaturizzazione di schemi elettronici conduttivi porosi sulla carta. A differenza dei convenzionali cavi stampati, questi sono porosi e con una grande area superficiale, possono trasportare simultaneamente liquidi ed elettroni e resistere a graffi o alla sgualcitura della carta. I risultati di NANOPAD includono l’integrazione di sensori per ioni nella carta, lo sviluppo della prima valvola elettrica stampata che può controllare il flusso di liquidi, e la dimostrazione che è possibile controllare elettronicamente i liquidi effettuando la stampa sui tessuti. “Un’altra scoperta significativa è che … si possono ricoprire le superfici della cellulosa in modo che si comporti come carta elettronica conduttiva,” afferma il dott. Hamedi, ora assistente universitario di chimica presso l’Istituto Reale di Tecnologia KTH a Stoccolma, in Svezia. Questo significa che un pezzo di carta potrebbe assorbire un liquido, come per esempio sangue da testare, produrre una reazione biochimica, “e si potrebbero poi leggere elettronicamente i segnali,” egli aggiunge. Diagnostica per tutti Questi progressi potrebbero aiutare a democratizzare il nostro accesso ai sensori e, grazie a questo, a far progredire la diagnostica per le malattie e il facile monitoraggio dei marcatori della salute. Questo rivoluzionerebbe il modo in cui vengono fatte le diagnosi ai pazienti negli ospedali, ma è nei luoghi di cura nelle condizioni più difficili, come per esempio quando i medici forniscono assistenza sanitaria nelle aree rurali o nei paesi in via di sviluppo, dove si potrebbe fare veramente la differenza. “Immaginatevi che io dica di avere un dispositivo che potete collegare al vostro telefono e che può scoprire con quale ceppo della malaria dovete fare i conti,” dice il dott. Hamedi a titolo di esempio. Integrazione significa innovazione Il monitoraggio dell’ambiente è una seconda area dove il dott. Hamedi ritiene che questo potrebbe avere un grande impatto, anche se prontamente ammette che è difficile prevedere quali potrebbero essere gli utilizzi di questi dispositivi in futuro. “La scienza dei materiali non si occupa soltanto di inventare nuovi materiali, essa si occupa anche di pensare a quelli già esistenti in modi nuovi,” afferma. “La carta è stata usata per 50 o più anni quale piattaforma per costruire diversi tipi di dispositivi di rilevamento, ma la vera innovazione è quella di integrare il modo in cui si controllano i liquidi e quello in cui si digitalizzano i dati.” Sono stati pubblicati sette articoli su questi risultati e l’Università di Harvard ha fatto domanda per cinque brevetti per coprire la tecnologia. Ritornato a Stoccolma dal 2016, il dott. Hamedi sta ora mandando avanti un suo gruppo di ricerca che si concentra sull’applicare la tecnologia di stampa al DNA.
Parole chiave
NANOPAD, diagnostica, microTAS, sistemi miniaturizzati, inchiostri elettronici, biorilevamento, dispositivi elettrochimici
