Test per cancro e hiv con nanotubi di carbonio

Da Gex Lun 28 Mar - 7:32

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Catturare il cancro con nanotubi di carbonio

(Nanowerk News) Un bioingegnere Harvard e un ingegnere aeronautico del MIT hanno creato un nuovo dispositivo in grado di rilevare le cellule tumorali in un unico campione di sangue, che potenzialmente permette ai medici di determinare rapidamente se il cancro si è diffuso dal suo sito originale.
Il dispositivo a microfluidi, descritto nell'edizione del 17 marzo on line della rivista SMALL, è delle dimensioni di una monetina, e potrebbe anche rilevare i virus come l'HIV.
Si potrebbe eventualmente essere trasformare in test a basso costo per i medici da utilizzare nei paesi in via di sviluppo dove costosa apparecchiatura di diagnostica sono difficile da trovare, afferma Mehmet Toner, professore di ingegneria biomedica presso la Harvard Medical School e membro della divisione Harvard-MIT della Salute Scienze e Tecnologia.

Toner aveva costruito una versione precedente del dispositivo quattro anni fa.
In quella versione originale, il sangue prelevato da un paziente veniva passato tra decine di migliaia di cilindretti di silicio ricoperti di anticorpi che attaccavano le cellule tumorali. Eventuali cellule tumorali che toccano i cilindretti, rimanevano cosi intrappolate. Tuttavia, alcune cellule non riescono a essere catturate.

Tali cilindretti, fatti di nanotubi di carbonio, possono intrappolare le cellule di cancro e altri oggetti piccoli attraverso un dispositivo a microfluidi. Ogni cilindretti è di 30 micron di diametro. (Foto: Wardle Brian)

Toner ha pensato che se i cilindretti sono fatti di solidi porosi, le cellule potrebbero passare correttamente attraverso di loro, rendendo più probabile il loro attacco agli anticorpi .
A tal fine, ha arruolato l'aiuto di Brian Wardle, professore associato del MIT di Aeronautica e Astronautica, e un esperto nella progettazione di materiali avanzati compositi nano-ingegneria per fare parti di aeromobili più forti.

Da questa collaborazione è nata la nuova periferica Microfluidic, costellata di nanotubi di carbonio, che raccoglie le cellule tumorali otto volte meglio rispetto alla versione originale.

Catturare con i nanotubi

Le Cellule tumorali circolanti (cellule tumorali che si sono staccate dal tumore originale) sono normalmente molto difficile da individuare, perché il loro numero e bassissimo- di solito ci sono soltanto alcune cellule diverse per ogni campione di 1 millilitro di sangue.
In tale campione invece ci possono essere decine di miliardi di normale cellule del sangue. Tuttavia, l'individuazione di queste cellule separate è un modo importante per determinare se un tumore ha metastatizzato.

"Di tutte le morti per cancro, il 90 per cento non sono il risultato di cancro nel sito primario. Sono da tumori che si sono diffusi dal sito originale," ha detto Wardle.

Durante la progettazione di materiali avanzati, Wardle spesso utilizza nanotubi di carbonio - molto piccoli, di forma cilindrica e cavi le cui pareti sono reticoli di atomi di carbonio.
Questi tubi sono altamente porosi: una foresta di nanotubi di carbonio, che contiene da 10 a 100 miliardi di nanotubi di carbonio per centimetro quadrato, è inferiore all'1 per cento del carbonio e il 99 per cento di aria. Questo lascia molto spazio per il passaggio del fluido attraverso di loro.

Il / MIT team di Harvard ha proposto diverse geometrie di foresta di nanotubi di carbonio nel dispositivo Microfluidic.

Come nel dispositivo originale, la superficie di ogni tubo può essere ricoperta con anticorpi specifici per le cellule tumorali. Tuttavia, poiché il fluido può passare attraverso le geometrie delle foreste e intorno a loro, vi è la possibilità maggiore per le cellule bersaglio o particelle di essere catturate utilizzando una geometria particolare.

I ricercatori possono personalizzare il dispositivo inserendo differenti anticorpi alle superfici dei nanotubi '. Possono Modificare la spaziatura tra le caratteristiche geometrie dei nanotubi permettendo cosi, di acquisire oggetti di dimensioni diverse - a partire da cellule tumorali, circa un micron di diametro, fino a virus, che sono solo 40 nm.

I ricercatori stanno ora cominciando a lavorare sulla personalizzazione del dispositivo per le diagnosi di HIV.
Toner ha detto che il dispositivo originale per le cellule di cancro è ora in fase di sperimentazione in diversi ospedali e potrebbero essere commercialmente disponibile entro i prossimi anni.

Rashid Bashir, direttore del Laboratorio di micro e nanotecnologie presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, dice che la capacità di filtrare specifiche particelle, cellule o virus da un campione di sangue in modo che possano essere analizzati è un passaggio fondamentale verso la creazione di dispositivi portatili di diagnosi .
"Tutto ciò che potete fare per migliorare l'efficienza di cattura, o una qualsiasi cosa si possa fare per ottenere le particelle in modo che interagiscono con una superficie più efficace, aiuterà per la preparazione del campione", dice Bashir, che non faceva parte del gruppo di ricerca.
Fonte: MIT

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