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Il dispositivo offre un test antidoping su strada
Entro la fine dell'anno, Philips introdurrà un dispositivo elettronico portatile che utilizza nanoparticelle magnetiche per lo screening di cinque principali droghe ricreative.
Soluzione rapida: Il tester antidroga di Philips utilizza una cartuccia contenente nanoparticelle magnetiche e un analizzatore portatile. La riflessione interna frustrata totale (FTIR) viene utilizzata per rilevare le cinque principali droghe ricreative in 90 secondi.
Il dispositivo è destinato all'uso su strada da parte delle forze dell'ordine e include una cartuccia di plastica usa e getta e un analizzatore portatile. La cartuccia ha due componenti: un raccoglitore di campioni per la raccolta della saliva e una camera di misurazione contenente nanoparticelle magnetiche. Le particelle sono rivestite con ligandi che si legano a uno dei cinque diversi gruppi di droghe: cocaina, eroina, cannabis, anfetamina e metanfetamina.
Philips ha iniziato a studiare la possibilità di costruire un biorilevatore magnetico nel 2001, due anni dopo che un team di ricercatori del Naval Research Laboratory (NRL) di Washington, DC, aveva utilizzato per la prima volta sensori magnetici simili a quelli impiegati nei dischi rigidi per fiutare alcuni agenti di guerra biologica . Gli scienziati dell'NRL hanno etichettato le molecole biologiche progettate per legarsi agli agenti bersaglio con microsfere magnetiche, quindi hanno scansionato otticamente e magneticamente i bersagli etichettati. Quest'ultimo approccio utilizzava gli stessi sensori giganti magneto-resistenti (GMR) che leggono i bit sul disco rigido di un iPod. Hanno sviluppato rapidamente un prototipo delle dimensioni di una scatola da scarpe in grado di rilevare le tossine, tra cui ricina e antrace.
Philips ha inizialmente sviluppato sia un sensore GMR che uno ottico che si basa sulla riflessione interna totale (FTIR) frustrata, lo stesso fenomeno alla base degli scanner di impronte digitali e degli schermi multitouch. L'azienda ha deciso di seguire la strada FTIR per sfruttare la sua esperienza nella costruzione di sensori ottici per dispositivi di elettronica di consumo, afferma Jeroen Nieuwenhuis, direttore tecnico di Philips Handheld Immunoassays, la divisione responsabile della commercializzazione della tecnologia dei biosensori, che va sotto il nome commerciale Magnotech .
Il passaggio a un metodo di rilevamento ottico ha inoltre consentito a Philips di semplificare le cartucce di prova utilizzate dal dispositivo, rendendole più facili da produrre in serie, afferma Nieuwenhuis. Con l'attuale sistema basato su FTIR, possiamo realizzare cartucce più semplici in quantità maggiori più facilmente, aggiunge.
Una volta che il raccoglitore di campioni del dispositivo ha assorbito una quantità sufficiente di saliva, cambia automaticamente colore e può quindi essere inserito nella camera di misurazione, dove la saliva e le nanoparticelle si mescolano. Un elettromagnete porta le nanoparticelle sulla superficie del sensore, diverse porzioni delle quali sono state pretrattate con una delle cinque molecole del farmaco bersaglio. Se nel campione sono presenti tracce di uno dei cinque farmaci, le nanoparticelle si legheranno ad essi. Se il campione è privo di farmaci, le nanoparticelle si legheranno invece alla superficie del sensore rivestita di farmaco.
L'orientamento del campo magnetico che per primo ha attirato le nanoparticelle verso il sensore viene quindi invertito, allontanando tutte le molecole di farmaco etichettate con nanoparticelle che potrebbero essersi accidentalmente attaccate alla superficie del sensore, ma lasciando in posizione quelle legittimamente legate. Quest'ultimo trucco magnetico promette di ridurre ciò che Larry Kricka, un chimico clinico dell'Università della Pennsylvania, che ha recentemente co-autore di un articolo in Chimica clinica sull'uso del magnetismo nei test point-of-care, chiama una limitazione importante in tali analisi: la cattura involontaria di etichette molecolari sulla superficie del test, una delle principali cause di falsi positivi e falsi negativi. Kricka non è coinvolto con Philips, ma è consulente di T2 Biosciences, una società di Cambridge, MA, che promuove un biosensore magnetico basato sulla tecnologia MRI.
Durante la fase di analisi, un raggio di luce viene rimbalzato sul sensore. Eventuali nanoparticelle legate alla superficie ne modificheranno l'indice di rifrazione, alterando così l'intensità della luce riflessa e indicando la concentrazione di farmaci nel campione. Immobilizzando diverse molecole di farmaco su diverse porzioni della superficie del sensore, l'analizzatore è in grado di identificare le tracce di farmaco in questione. Uno schermo elettronico visualizza le istruzioni e una semplice lettura codificata a colori dei risultati.
Il test richiede meno di 90 secondi e può rilevare i farmaci a concentrazioni misurate in parti per miliardo utilizzando un singolo microlitro di saliva. Il sensore è capace di una sensibilità ancora maggiore: è stato utilizzato per rilevare la troponina cardiaca, un indicatore comunemente usato di infarto, a concentrazioni 1.000 volte inferiori.
Philips intende infine entrare nel mercato sanitario. Sta lavorando a una piattaforma in grado di testare il sangue e la saliva e sta cercando partner che possano aiutare ad espandere il suo menu di test fornendo biomarcatori aggiuntivi.
Altri ricercatori hanno costruito dispositivi sperimentali per rilevare magneticamente un'ampia gamma di biomolecole in minuscoli campioni di sangue o saliva a concentrazioni estremamente basse. Spesso ciò comporta l'uso di forze microfluidiche o magnetiche per guidare rapidamente le molecole etichettate magneticamente attraverso gli scanner, sebbene un gruppo dell'Università dello Utah abbia persino costruito un prototipo in cui un bastoncino carico di campione viene fatto scorrere su un sensore GMR, come una carta di credito tramite un lettore.
La combinazione di alta sensibilità, bassi volumi di campione, miniaturizzazione, velocità e facilità d'uso ha fatto sperare in un biosensore portatile in grado di eseguire test sofisticati con elevata precisione.
Tutti stanno cercando di arrivarci, dice Kricka. La domanda è chi vincerà? Con Philips che lancerà il suo tester antidroga in Europa entro la fine dell'anno in collaborazione con l'azienda britannica di diagnostica Cozart, il produttore di elettronica di consumo sembra pronto a vincere il premio.