Juguete Antiguo Inspira Herramienta De Diagnóstico Médico De Bajo Costo

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Una centrífuga de bajo costo basada en un juguete antiguo podría ayudar a los médicos que trabajan en países en desarrollo.

La medicina moderna a menudo se siente como magia: un técnico pincha tu piel, extrae una gota de sangre y la traslada a otra habitación. A menudo, esto le da al médico suficiente información para hacer un diagnóstico y prescribir un tratamiento. Pero para las personas en los países en desarrollo, este tipo de diagnósticos puede ser más ciencia ficción que realidad.

La medicina moderna depende en gran medida de la tecnología, como las centrífugas, que son costosas, voluminosas y requieren electricidad. En muchos lugares del mundo, este tipo de equipo puede ser difícil de conseguir. Pero en un nuevo estudio publicado en línea hoy (10 de enero) en la revista Nature Biomedical Engineering, los investigadores describieron una centrífuga de bajo costo basada en un juguete antiguo y que podría ayudar a los médicos que trabajan en países en desarrollo.

La centrífuga es el caballo de batalla de los modernos laboratorios médicos. El dispositivo hace girar muestras a altas velocidades para separar partículas o células según el tamaño y la densidad, concentrando efectivamente componentes específicos. La mayoría de los diagnósticos "son como buscar una aguja en un pajar", dijo Manu Prakash, investigador principal del nuevo estudio y profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Stanford. Una centrifugadora, dijo Prakash, pone todas las agujas en un lugar, haciéndolas más fáciles de encontrar. [10 tecnologías que transformarán tu vida]

Desafortunadamente, incluso las centrífugas modernas más simples son una carga para los médicos en el campo. Prakash, quien ganó un premio "genio" MacArthur 2016, es un líder en el llamado movimiento científico frugal, cuyo objetivo es crear soluciones de bajo costo para tecnologías complejas. Prakash es mejor conocido por desarrollar el Foldscope, un microscopio de papel similar al origami que cuesta alrededor de $ 1.50.

En el pasado, los investigadores exploraron artículos comunes del hogar, como batidores de huevo y ensaladeras, como alternativas a la centrifugadora, pero estos dispositivos dieron resultados más pobres que las pruebas de diagnóstico modernas. Un simple análisis de sangre con estas herramientas requirió más de 10 minutos para separar las células, en comparación con 2 minutos para las centrífugas comerciales. Entonces, en lugar de usar estos artículos, Prakash y sus colegas se enfocaron en los juguetes giratorios.

"Probamos muchos juguetes, como el de arriba y el yo-yo", dijo a WordsSideKick.com el autor principal del estudio, M. Saad Bhamla, un investigador postdoctoral de la Universidad de Stanford. "Queríamos encontrar la forma más efectiva de convertir la energía física en energía de rotación".

Los investigadores encontraron que un juguete conocido más comúnmente como el torbellino tenía el mayor potencial como una centrifugadora. Al apuntar el diseño básico, pudieron alcanzar velocidades de hasta 125,000 revoluciones por minuto (RPM), las velocidades más altas reportadas para un dispositivo manual, dijeron los investigadores. (Han enviado una solicitud a los Récords Mundiales de Guinness, escribieron.)

También conocido como botón giratorio, timbre o disco giratorio, el torbellino es uno de los juguetes más antiguos y se puede encontrar en todo el mundo. Es un juguete simplista para niños, con un botón o disco que se enrosca a través de dos cuerdas que están pegadas a los mangos. Un niño comienza enrollando las cuerdas y luego tirando de las manijas para hacer que los hilos se desenrollen y el botón gire. Tirar y relajar las cuerdas repetidamente hace que el botón gire más rápido. [La física genial de 7 juguetes clásicos]

Usando un disco de papel y alambre de pesca, los investigadores modificaron el molinete giratorio, convirtiéndolo en una centrífuga manual que cuesta alrededor de 20 centavos de dólar. Llamaron a su dispositivo "paperfuge" y lo probaron con las centrífugas modernas para medir el recuento de glóbulos rojos. Para hacerlo, Prakash y su equipo cargaron un pinchazo de sangre en un tubo capilar y lo colocaron en una pajita de plástico sellada que estaba montada en el disco de papel.

"Con una centrífuga convencional, la [prueba de sangre] tomará aproximadamente 2 minutos y esa [centrifugadora] costará alrededor de $ 1,000", dijo Bhamla. "Y en un minuto y medio, podemos lograr exactamente el mismo resultado, a un costo de $ 0.20 sin electricidad". Los resultados de los investigadores fueron similares en las pruebas para los parásitos de la malaria.

Para comprender mejor cómo funciona Paperfuge y cómo optimizarlo para diferentes tipos de diagnósticos, Prakash y sus colegas generaron un modelo matemático para el movimiento del disco.

"Es una centrífuga poco convencional", dijo Prakash. "Es una centrífuga oscilatoria, por lo que cambia de dirección". La mayoría de las centrífugas giran en una sola dirección, pero el papel se invierte durante su giro, lo que puede limitar el volumen de líquido que puede separar, agregó.

Prakash y Bhamla también encontraron que el juguete es esencialmente automático. El disco giratorio tiene inercia que hace que las cuerdas se tuerzan. Cuando una persona agrega fuerza tirando de las manijas, las cuerdas se vuelven superenrolladas, con giros que se vuelven a sí mismos, dijo Prakash. "Estos supertwistes dan torque y dan como resultado una torsión del disco", dijo. "Es increíble la poca fuerza que toma".

Prakash y su equipo ahora están sacando el paperfuge al campo. "Nuestro trabajo actual ha puesto cerca de 100 agujas de papel en manos de socios clínicos y trabajadores de la salud en Madagascar", dijo Prakash, "en la primera línea de los países en desarrollo donde casi no hay nada disponible".

Al mismo tiempo, los investigadores están probando otras versiones de Paperfuge, utilizando plásticos impresos en 3D y diferentes diseños con la esperanza de aplicar la tecnología a otras pruebas de diagnóstico, dijo Prakash.

Artículo original en WordsSideKick.com.


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